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熔化切割
在激光熔化切割中,工件材料在激光束的照射下局部熔化,熔化的液態(tài)材料被氣體吹走,形成切縫,切割僅在液態(tài)下進行,故稱為熔化切割。切割時在與激光同軸的方向供給高純度的不活潑氣體,輔助氣體僅將熔化金屬吹出切縫,不與金屬反應。這種切割方法的激光功率密度在107W/cm2左右。
激光光束配上高純惰性切割氣體促使熔化的材料離開割縫,而氣體本身不參于切割。
切割速度隨著激光功率的增加而增加,隨著板材厚度的增加和材料熔化溫度的增加而幾乎反比例地減小。在激光功率一定的情況下,限制因數就是割縫處的氣壓和材料的熱傳導率。
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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。由于氧與已經熾熱了的金屬材料發(fā)生化學反應,釋放出大量的熱,結果是材料進一步被加熱。
材料表面在激光束照射下很快被加熱到燃點溫度,與氧氣發(fā)生激烈的燃燒反應,放出大量熱量,在此熱量作用下,材料內部形成充滿蒸汽的小孔,而小孔周圍被熔化的加工材料所包圍。
燃燒物質轉移成熔渣,控制氧和加工材料的燃燒速度,氧氣流速越高,燃燒化學反應和去除熔渣的速度也越快。但是 ,如果氧氣速度過快,將導致割縫出口處的反應產物即金屬氧化物的快速冷卻,對切割質量造成不利影響。
切割過程存在兩個熱源:激光束照射能和化學反應所產生的熱能。據估計,切割碳鋼時,氧化反應所產生的熱能占切割所需能量的60%。
在氧化切割過程中,如果氧化燃燒的速度高于激光束移動的速度,割縫將變寬且粗糙,反之,如果移動速度慢,則割縫窄而光滑。
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