原理激光切割是利用經(jīng)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、燒蝕或達(dá)到燃點,同時借助與光束同軸的高速氣流吹除熔融物質(zhì),從而實現(xiàn)將工件割開。激光切割屬于熱切割方法之一。激光切割的原理見下圖。分類激光切割可分為激光汽化切割、激光熔化切割、激光氧氣切割和激光劃片與控制斷裂四類。1.激光汽化切割利用高能量密度的激光束加熱工件,使溫度迅速上升,在非常短的時間內(nèi)達(dá)到材料的沸點,材料開始汽化,形成蒸氣。這些蒸氣的噴出速度很大,在蒸氣噴出的同時,在材料上形成切口。材料的汽化熱一般很大,所以激光汽化切割時需要很大的功率和功率密度。激光切割與其他熱切割方法相比較,總的特點是切割速度快、質(zhì)量高。南京特殊激光切割銷售電話
(四)能量密度極大光子的能量是用E=hv來計算的,其中h為普朗克常量,v為頻率。由此可知,頻率越高,能量越高。激光頻率范圍3.846*10^(14)Hz到7.89510(14)Hz.電磁波譜可大致分為: (1)無線電波——波長從幾千米到0.3米左右,一般的電視和無線電廣播的波段就是用這種波; (2)微波——波長從0.3米到10^-3米,這些波多用在雷達(dá)或其它通訊系統(tǒng); (3)紅外線——波長從10^-3米到7.8×10^-7米; (4)可見光——這是人們所能感光的極狹窄的一個波段。波長從780—380nm。光是原子或分子內(nèi)的電子運動狀態(tài)改變時所發(fā)出的電磁波。蘇州要求激光切割廠家直銷光的顏色由光的波長(或頻率)決定。一定的波長對應(yīng)一定的顏色。
為進(jìn)一步提高激光切割速度,可根據(jù)空氣動力學(xué)原理,在提高噴嘴壓力的前提下不產(chǎn)生正激波,設(shè)計制造一種縮放型噴嘴,即拉伐爾(Laval)噴嘴。為方便制造可采用如圖4的結(jié)構(gòu)。德國漢諾威大學(xué)激光中心使用500WCO2激光器,透鏡焦距2.5〃,采用小孔噴嘴和拉伐爾噴嘴分別作了試驗,見圖4。試驗結(jié)果如圖5所示:分別表示NO2、NO4、NO5噴嘴在不同的氧氣壓力下,切口表面粗糙度Rz與切割速度Vc的函數(shù)關(guān)系。從圖中可以看出NO2小孔噴嘴在Pn為400Kpa(或4bar)時切割速度只能達(dá)到2.75m/min(碳鋼板厚為2mm)。NO4、NO5二種拉伐爾噴嘴在Pn為500Kpa到600Kpa時切割速度可達(dá)到3.5m/min和5.5m/min。應(yīng)指出的是切割壓力Pc還是工件與噴嘴距離的函數(shù)。由于斜激波在氣流的邊界多次反射,使切割壓力呈周期性的變化。
關(guān)鍵技術(shù)一CO2激光切割的幾項關(guān)鍵技術(shù)是光、機(jī)、電一體化的綜合技術(shù)。激光束的參數(shù)、機(jī)器與數(shù)控系統(tǒng)的性能和精度都直接影響激光切割的效率和質(zhì)量。特別是對于切割精度較高或厚度較大的零件,必須掌握和解決以下幾項關(guān)鍵技術(shù):焦點位置控制技術(shù)激光切割焦點位置控制技術(shù):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4/πd2成正比,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激光切割工業(yè)應(yīng)用中***采用5〃~7.5〃〞激光束聚焦成很小的光點,使焦點處達(dá)到很高的功率密度。
不銹鋼在可以接受切割端面氧化的情況下可使用氧氣;使用氮氣以得到無氧化無毛刺的邊緣,就不需要再作處理了。在板材表面涂層油膜會得到更好的穿孔效果,而不降低加工質(zhì)量。鋁盡管有高反射率和熱傳導(dǎo)性,厚度6mm以下的鋁材可以切割,這取決于合金類型和激光器能力。當(dāng)用氧切割時,切割表面粗糙而堅硬。用氮氣時,切割表面平滑。純鋁因為其高純非常難切割,只有在系統(tǒng)上安裝有“反射吸收”裝置的時候才能切割鋁材。否則反射會毀壞光學(xué)組件。它是用激光作為預(yù)熱熱源,用氧氣等活性氣體作為切割氣體。南京要求激光切割應(yīng)用
控制斷裂是利用激光刻槽時所產(chǎn)生的陡峭的溫度分布,在脆性材料中產(chǎn)生局部熱應(yīng)力,使材料沿小槽斷開。南京特殊激光切割銷售電話
可用下列公式計算:V=8.2d2(Pg+1)V-氣體流速 L/mind-噴嘴直徑 mmPg-噴嘴壓力(表壓)bar對于不同的氣體有不同的壓力閾值,當(dāng)噴嘴壓力超過此值時,氣流為正常斜激波,氣流速從亞音速向超音速過渡。此閾值與Pn、Pa比值及氣體分子的自由度(n)兩因素有關(guān):如氧氣、空氣的n=5,因此其閾值Pn=1bar×(1.2)3.5=1.89bar。當(dāng)噴嘴壓力更高Pn/Pa=(1+1/n)1+n/2時(Pn;4bar),氣流正常斜激波封變?yōu)檎げ?,切割壓力Pc下降,氣流速度減低,并在工件表面形成渦流,削弱了氣流去除熔融材料的作用,影響了切割速度。因此采用錐孔帶端部小圓孔的噴嘴,其氧氣的噴嘴壓力常在3bar以下。南京特殊激光切割銷售電話
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