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與傳統(tǒng)的等離子等切割工藝相比,激光切割速度快、切縫窄、熱影響區(qū)小、切縫邊緣垂直度好、切邊光滑,同時可激光切割的材料種類多,包括碳鋼、不銹鋼、合金鋼、木材、塑料、橡膠、布、石英、陶瓷、玻璃、復合材料等。隨著市場經(jīng)濟的飛速發(fā)展和科學技術的日新月異,激光切割技術已廣泛應用于汽車、機械、電力、五金以及電器等領域。近年來,激光切割技術正以的速度發(fā)展,每年都以15%~20%的速度增長。一般來講,建以議12mm以內的碳鋼板、10mm以內的不銹鋼板等金屬材料切割推薦使用激光切割機。我國自1985年以來,更是以每年近25%的速度增長。當前,我國激光切割技術的整體水平與先進國家相比還存在著不小的差距,因此,在國內市場激光切割技術具有廣闊的發(fā)展前景和巨大的應用空間 。
在激光的氣化切割過程中,材料表面溫度升至沸點溫度的速度是如此之快,足以避免熱傳導造成的熔化,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。此外,光還具有波的性質,因此,不可避免地會出現(xiàn)衍射現(xiàn)象,衍射會使光束在傳播過程中發(fā)生橫向擴展,該現(xiàn)象存在于所有的光學系統(tǒng)中,能夠決定這些系統(tǒng)在性能方面的理論極限值。該加工因而只適合于應用在必須避免有熔化材料排除的情況下。該加工實際上只用于鐵基合金很小的使用領域。
激光切割的優(yōu)點之一是光束的能量密度高,一般10W/cm2。由于能量密度與面積成反比,所以焦點光斑直徑盡可能的小,以便產(chǎn)生一窄的切縫;同時焦點光斑直徑還和透鏡的焦深成正比。聚焦透鏡焦深越小,焦點光斑直徑就越小。但切割有飛濺,透鏡離工件太近容易將透鏡損壞,因此一般大功率CO2激光切割機工業(yè)應用中廣泛采用5〃~7.5〃〞(127~190mm)的焦距。實際焦點光斑直徑在0.1~0.4mm之間。2、國內采用雙重光磁限位感應器,保證在一個感應器故障的情況下,另外一個感應器接替工作,從而避免了發(fā)生激光頭撞車引起的嚴重機械損壞。對于高質量的切割,有效焦深還和透鏡直徑及被切材料有關。例如用5〃的透鏡切碳鋼,焦深為焦距的 2%范圍內,即5mm左右。因此控制焦點相對于被切材料表面的位置十分重要。
脈沖穿孔還須要有較可靠的氣路控制系統(tǒng),以實現(xiàn)氣體種類、氣體壓力的切換及穿孔時間的控制。在采用脈沖穿孔的情況下,為了獲得高質量的切口,從工件靜止時的脈沖穿孔到工件等速連續(xù)切割的過渡技術應以重視。激光頭左右擺動,每次雕刻出一條由一系列點組成的一條線,然后激光頭同時上下移動雕刻出多條線,最后構成整版的圖象或文字。從理論上講通??筛淖兗铀俣蔚那懈顥l件:如焦距、噴嘴位置、氣體壓力等,但實際上由于時間太短改變以上條件的可能性不大。
在工業(yè)生產(chǎn)中主要采用改變激光平均功率的辦法比較現(xiàn)實,具體方法有以下三種:
(1)改變脈沖寬度;
(2)改變脈沖頻率;
(3)同時改變脈沖寬度和頻率。