激光切割是利用经聚焦的高功率密度激光束照射工件,使被照射的材料迅速熔化、汽化、烧蚀或达到燃点,同时借助与光束同轴的高速气流吹除熔融物质,从而实现将工件割开。利用高功率密度激光束照射被切割材料,使材料很快被加热至汽化温度,蒸发形成孔洞,随着光束对材料的移动,孔洞连续形成宽度很窄的切缝(0.1mm左右),完成对材料的切割。
激光切割机切割钢板时,随着板材厚度的增加容易导致切口氧气纯度的下降,从而影响切口的温度,氧流的纯度对切割过程有强烈影响。经测试,当氧流纯度下降0.9%,铁氧燃烧率将下降10%;纯度下降5%时,燃烧率将下降37%。
燃烧率下降将大大减少燃烧过程输入到切缝中的能量,降低了切割速度。同时,切割面液态层中铁含量的增加也增大了熔渣的粘性,导致熔渣排出困难。这样在切口下部就会出现严重的挂渣,切口质量就难以保证。
激光切割机可以使用的辅助气体主要有氧气、氮气、空气以及氩气这几种。激光切割时会产生大量的热量,如此高的热量集中到一起,就会使切割处材料发生氧化反应,而且还容易使被加工件产生变形。所以在激光切割时就需要加入辅助气体。在对不锈钢加工时,氮气是较好的选择。氮气可以防止切口发生氧化反应,加工的切口也不会有发黑的现象,但尽量选择高纯度的氮气。
激光切割时,激光加热使金属材料熔化,然后通过与光束同轴的喷嘴喷吹非氧化性气体,依靠气体的强大压力使液态金属排出,形成切口。激光熔化切割不需要使金属完全汽化,所需的能量只有汽化切割的1/10。激光切割主要用于一些不易氧化的材料或活性金属的切割,如不锈钢、钛、铝及其合金等。
切割过程中还添加与被切材料相适合的辅助汽体。切割钢时,利用氧作为辅助汽体与熔融金属产生放热化学反应氧化材料,同时帮助吹走割缝内的熔渣。切割聚丙烯一类塑料时,使用压缩空气,棉、纸等易燃材料切割则使用惰性汽体。进入喷嘴的辅助汽体还能冷却聚焦透镜,防止烟尘进入透镜座内污染镜片并导致镜片过热。
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