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在激光切割機(jī)中對于切割精度較高或厚度較大的零件,必須掌握和解決幾項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。焦點(diǎn)位置控制就是其中之一。三菱電機(jī)選用的等長光路方法(在可加工范圍內(nèi)光源與加工頭之間光傳達(dá)途徑等長)可避免焦深變化,然后使光斑和焦深都堅(jiān)持一致。激光切割的優(yōu)點(diǎn)之一是光束的能量密度高,所以焦點(diǎn)光斑直徑盡可能的小,以便產(chǎn)生一窄的切縫。因?yàn)榫劢雇哥R焦深越小,焦點(diǎn)光斑直徑就越小,對于高質(zhì)量的切割,有效焦深還和透鏡直徑及被切材料有關(guān)。因此控制焦點(diǎn)相對于被切材料表面的位置很重要。
激光汽化切割過程中,利用的高能量高密度的激光束對工件進(jìn)行加熱,使溫度上升,并且在很短的時(shí)間內(nèi)讓材質(zhì)汽化成蒸汽,當(dāng)這些蒸汽噴出的時(shí)候就會在材料上形成一道切口,這樣就達(dá)成了切割效果。而這,就對制作過程中的設(shè)備、工藝、管理、品質(zhì)等提出了高的要求。但是一般材料汽化的熱很大,所以材料表面溫度升至沸點(diǎn)溫度的速度是如此之快,足以避免熱傳導(dǎo)造成的熔化,于是部分材料汽化成蒸汽消失,部分材料作為噴出物從切縫底部被輔助氣體流吹走。
此情況下需要非常高的激光功率。為了防止材料蒸氣冷凝到割縫壁上,材料的厚度一定不要大大超過激光光束的直徑。切割厚度在2mm以上板材的激光切割,切割面粗糙度的分布是不均勻的,沿厚度方向差別很大,其變化狀況有兩個的特點(diǎn):切割面的形貌分為截然不同的兩部分。該加工因而只適合于應(yīng)用在必須避免有熔化材料排除的情況下。激光汽化切割使用的材料一般有極薄金屬材料和非金屬材料。在板材厚度一定的情況下,切割速度反比于材料的氣化溫度。所需的激光功率密度要大108W/cm2,并且取決于材料、切割深度和光束焦點(diǎn)位置。在板材厚度一定的情況下,假設(shè)有足夠的激光功率,切割速度受到氣體射流速度的限制。