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氧化切割
與熔化切割不同,激光氧化切割使用活潑的氧氣作為輔助氣體。由于氧與已經(jīng)熾熱了的金屬材料發(fā)生化學(xué)反應(yīng),釋放出大量的熱,結(jié)果是材料進(jìn)一步被加熱。
材料表面在激光束照射下很快被加熱到燃點(diǎn)溫度,與氧氣發(fā)生激烈的燃燒反應(yīng),放出大量熱量,在此熱量作用下,材料內(nèi)部形成充滿蒸汽的小孔,而小孔周?chē)蝗刍募庸げ牧纤鼑?
燃燒物質(zhì)轉(zhuǎn)移成熔渣,控制氧和加工材料的燃燒速度,氧氣流速越高,燃燒化學(xué)反應(yīng)和去除熔渣的速度也越快。但是 ,如果氧氣速度過(guò)快,將導(dǎo)致割縫出口處的反應(yīng)產(chǎn)物即金屬氧化物的快速冷卻,對(duì)切割質(zhì)量造成不利影響。
切割過(guò)程存在兩個(gè)熱源:激光束照射能和化學(xué)反應(yīng)所產(chǎn)生的熱能。據(jù)估計(jì),切割碳鋼時(shí),氧化反應(yīng)所產(chǎn)生的熱能占切割所需能量的60%。
在氧化切割過(guò)程中,如果氧化燃燒的速度高于激光束移動(dòng)的速度,割縫將變寬且粗糙,反之,如果移動(dòng)速度慢,則割縫窄而光滑。
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氣化切割
激光束焦點(diǎn)處功率密度非常高,可達(dá)106W/cm2以上,激光光能轉(zhuǎn)換成熱能,保持在極小的范圍內(nèi),材料很快被加熱至氣化溫度,部分材料氣化為蒸汽逸去,部分材料被輔助氣體吹走,隨著激光束與材料之間的連續(xù)不斷的相對(duì)運(yùn)動(dòng),便形成寬度很窄(如0.2mm)的割縫。這種切割方法的功率密度在108W/cm2左右。一些不能熔化的材料如木材、碳素材料和某些塑料即通過(guò)這種方法進(jìn)行切割。
激光氧化切割在加工精密模型和尖角時(shí)是不好的(有燒掉尖角的危險(xiǎn))??梢允褂妹}沖模式的激光來(lái)限制熱影響。
所用的激光功率決定切割速度。在激光功率一定的情況下,限制因數(shù)就是氧氣的供應(yīng)和材料的熱傳導(dǎo)率。
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山東大潤(rùn)金屬制品廠
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導(dǎo)向斷裂切割
對(duì)于容易受熱破壞的脆性材料,通過(guò)激光束加熱進(jìn)行高速、可控的切斷,稱(chēng)為導(dǎo)向斷裂切割。這種切割過(guò)程主要內(nèi)容是:激光束加熱脆性材料小塊區(qū)域,引起該區(qū)域大的熱梯度和嚴(yán)重的機(jī)械變形,導(dǎo)致材料形成裂縫。只要保持均衡的加熱梯度,激光束可引導(dǎo)裂縫在任何需要的方向產(chǎn)生。
選擇切割方法,需考慮它們的特點(diǎn)和板件的材料,有時(shí)也要考慮切割的形狀。由于氣化相對(duì)熔化需要更多的熱量,因此激光熔化切割的速度比激 化切割的速度快,激光氧化切割則借助氧氣與金屬的反應(yīng)熱使速度更快;同時(shí),氧化切割的切縫寬,粗糙度高,熱影響區(qū)大因此切縫質(zhì)量相對(duì)較差,而熔化切割割縫平整,表面質(zhì)量高,氣化切割因沒(méi)有熔滴飛濺,切割質(zhì)量 。另外,熔化切割和氣化切割可獲得無(wú)氧化切縫,對(duì)于有特殊要求的切割有重要意義。
一般的材料可用氧化切割完成,如果要求表面無(wú)氧化,則須選擇熔化切割,氣化切割一般用于對(duì)尺寸精度和表面光潔度要求很高的情況,故其速度也 。另外,切割的形狀也影響切割方法,在加工精細(xì)的工件和尖銳的角時(shí),氧化切割可能是危險(xiǎn)的,因?yàn)檫^(guò)熱會(huì)使細(xì)小部位燒損。
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