1. 激光切割切縫窄,工件變形小。
激光束聚焦成小光點(diǎn)(其直徑可小于0.1MM),使焦點(diǎn)處達(dá)到高的功率額度(可超過(guò)106W/cm2)。這時(shí)光束輸入(同光能轉(zhuǎn)換)的熱量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)被材料反射、傳導(dǎo)或擴(kuò)散部他,材料快速加熱至汽化溫度,蒸發(fā)形成孔洞。隨著光束與材料相對(duì)線性移動(dòng),使孔洞連續(xù)形成寬度窄(如0.1mm左右)的切縫。切邊受熱影響少,基本沒(méi)有工作變形。
切割過(guò)程中還添加與被材料相適合的輔助氣體。鋼切割時(shí)利用氧作為輔助氣體與熔融金屬產(chǎn)生放熱化學(xué)反應(yīng)氧化材料,同時(shí)幫助吹走割縫內(nèi)的熔渣。切割聚丙烯一燈塑料使用壓縮空氣,棉、紙等易燃材料切割使用惰性氣體。進(jìn)入噴嘴的輔助氣體還能冷卻聚焦透鏡,防止煙塵進(jìn)入透鏡座內(nèi)污染鏡片并導(dǎo)致勻片過(guò)熱。
大多數(shù)有機(jī)與無(wú)機(jī)材料都可以用激光切割。在工業(yè)制造系統(tǒng)占有分量重的金屬加工業(yè),許多金屬產(chǎn),不管它具有什么樣的硬度,都可進(jìn)行無(wú)變形切割 (目前使用的激光切割系統(tǒng)可切割工業(yè)用鋼的厚度已可接近20mm)。當(dāng)然,對(duì)高反射率材料,如金、銀、銅和鋁合金,它們也是好的傳熱導(dǎo)體,因此激光切割很困難,甚至不能切割(某些難切割材料可使用脈沖波激光束進(jìn)行切割,由于極高的脈沖波峰值功率,會(huì)使材料對(duì)光束的吸收系數(shù)瞬間急劇提高)。
激光切割無(wú)毛刺、皺折、精度高,優(yōu)于等離子切割。對(duì)許多機(jī)電制造行業(yè)來(lái)說(shuō),由于微機(jī)程序控制的現(xiàn)代激光系統(tǒng)能方便不同形狀與尺寸的工作(工作圖紙也可修改),它往往比沖切、模壓工藝被選用,盡管它加工速度還慢于模沖,但它沒(méi)有模具消耗,無(wú)需修理模具,還節(jié)約換模具時(shí)間,從而節(jié)省加工費(fèi)用,降低產(chǎn)品成本,所以從總體上講在經(jīng)濟(jì)上合算。
另一方面,從如何使用模具適應(yīng)工件設(shè)計(jì)尺寸和形狀變化角度看,激光切割也可發(fā)揮其精確、重現(xiàn)性好的優(yōu)勢(shì)。作為層疊模具的制造手段,由于不需高級(jí)模具制作工,激光切割運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用也并不昂貴,因此還能降低模具制造費(fèi)用。激光切割模具還帶來(lái)的附加好處是橫具切邊會(huì)產(chǎn)生一個(gè)淺硬化層(熱影響區(qū)),提高模具運(yùn)行中的耐磨性。激光切割的無(wú)接觸特點(diǎn)給圓鋸片切割成形帶來(lái)無(wú)應(yīng)力優(yōu)勢(shì),由此提高了鋸片使用壽命。
2. 激光切割是一種高能量密度可控性好的無(wú)接觸加工。
激光束聚焦后形成具有強(qiáng)能量的小作用點(diǎn),把它應(yīng)用于切割有許多特點(diǎn):
激光光能轉(zhuǎn)換成驚人的熱能保持在極小的區(qū)域內(nèi),它可提供:
(1)狹的直邊割縫;
(2)小的鄰近切邊的熱影響區(qū);
(3)小的局部變形。
其次,激光束對(duì)工件不施加任何力,它是無(wú)接觸切割工具,這就意味著:
(1)工件無(wú)機(jī)械變形;
(2)無(wú)刀具磨損,也談不上刀具的替換問(wèn)題;
(3)切割材料無(wú)需考慮它的硬度,也即激光切割能力不受被切材料硬度影響,任何硬度的材料都可切割。
再次,激光束可控性強(qiáng),并有高的適應(yīng)性和柔性,因而:
(1)與自動(dòng)化裝備相結(jié)合很方便,容易實(shí)現(xiàn)切割過(guò)程自動(dòng)化;
(2)由于不存在對(duì)切割工件的限制,激光束具有無(wú)限的仿形切割能力;
(3)與計(jì)算機(jī)結(jié)合,可整張板排料,節(jié)省材料。
3. 激光切割具有廣泛的適應(yīng)性和靈活性。
與其它常規(guī)加工方法相比,激光切割具有大的適應(yīng)性。
與其它熱切割方法相比,同樣作為熱切割過(guò)程,別的方法不能象激光束那樣集中能量于一個(gè)極小區(qū)域,結(jié)果導(dǎo)致切口寬、熱影響區(qū)大和較明顯的工件熱變形。激光能切割非金屬,而其它熱切割方法則不能。
氧-可燃體(如乙炔)切割,它設(shè)備體積小,投資低,可切割厚度達(dá)1m的鋼板,是靈活的切割工具。這個(gè)切割過(guò)程依靠氧與被火焰加熱到材料燃點(diǎn)以上溫度的基材(如鐵當(dāng)870℃溫度時(shí)在氧存在條件下開始燃燒)發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)。這種方法主要用來(lái)切割低碳鋼,雖然可以添加化學(xué)劑或金屬粉末來(lái)促進(jìn)氧化反應(yīng)以切割含鉻、鎳鐵合金,但由于它熱輸入影響大、切割速度低,很少被用來(lái)切割20mm以下要求尺寸精確的材料。
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