熔化切割
當(dāng)入射的激光束功率密度超過(guò)某一值后,光束照射點(diǎn)處材料內(nèi)部開(kāi)始蒸發(fā),,形成孔洞,。一旦這種小孔形成,它將作為吸收所有的入射光束能量,。小孔被熔化金屬壁所包圍,,然后,與光束同軸的輔助氣流把孔洞周圍的熔融材料帶走,。隨著工件移動(dòng),,對(duì)外激光切割加工,小孔按切割方向同步橫移形成一條切縫,。激光束繼續(xù)沿著這條縫的照射,熔化材料持續(xù)或脈動(dòng)地從縫內(nèi)被吹走,。
氧化熔化
熔化切割一般使用惰性氣體,,如果代之以氧氣或其它活性氣體,材料在激光束的照射下被點(diǎn)燃,,與氧氣發(fā)生激烈的化學(xué)反應(yīng)而產(chǎn)生另一熱源,,稱為氧化熔化切割。具體描述如下:
⑴材料表面在激光束的照射下很快被加熱到燃點(diǎn)溫度,,隨之與氧氣發(fā)生激烈的燃燒反應(yīng),,對(duì)外光切割加工企業(yè),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,而小孔的周圍為熔融的金屬壁所包圍,。
⑵燃燒物質(zhì)轉(zhuǎn)移成熔渣控制氧和金屬的燃燒速度,,同時(shí)氧氣擴(kuò)散通過(guò)熔渣到達(dá)點(diǎn)火的快慢也對(duì)燃燒速度有很大的影響。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,。當(dāng)然,,氧氣流速不是越高越好,因?yàn)榱魉龠^(guò)快會(huì)導(dǎo)致切縫出口處反應(yīng)產(chǎn)物即金屬氧化物的快速冷卻,,這對(duì)切割也是不利的,。
⑶顯然,氧化熔化切割過(guò)程存在著兩個(gè)熱源,,即激光照射能和氧與金屬化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的熱能,。據(jù)估計(jì),切割鋼時(shí),,氧化反應(yīng)放出的熱量要占到切割所需全部能量的60%左右,。
很明顯,與惰性氣體比較,,使用氧作輔助氣體可獲得較高的切割速度,。
⑷在擁有兩個(gè)熱源的氧化熔化切割過(guò)程中,如果氧的燃燒速度高于激光束的移動(dòng)速度,,數(shù)控對(duì)外激光切割加工,,割縫顯得寬而粗糙。如果激光束移動(dòng)的速度比氧的燃燒速度快,,則所得切縫狹而光滑,。
一定向發(fā)光
普通光源是向四面八方發(fā)光。要讓發(fā)射的光朝一個(gè)方向傳播,,需要給光源裝上一定的聚光裝置,,如汽車的車前燈和探照燈都是安裝有聚光作用的反光鏡,使輻射光匯集起來(lái)向一個(gè)方向射出,。激光器發(fā)射的激光,,天生就是朝一個(gè)方向射出,光束的發(fā)散度極小,,大約只有0.001弧度,,接-行。1962年,,人類-次使用激光照射月球,,地球離月球的距離約38萬(wàn)公里,但激光在月球表面的光斑不到兩公里,。若以聚光效果-,,看似平行的探照燈光柱射向月球,按照其光斑直徑將覆蓋整個(gè)月球,。
二亮度-
在激光發(fā)明前,,人工光源中高壓脈沖氙燈的亮度1高,與太陽(yáng)的亮度-,,而紅寶石激光器的激光亮度,,能超過(guò)氙燈的幾百億倍,。因?yàn)榧す獾牧炼?,所以能夠照亮遠(yuǎn)距離的物體,。紅寶石激光器發(fā)射的光束在月球上產(chǎn)生的照度約為0.02勒克斯光照度的單位,,顏色鮮紅,激光光斑明顯可見(jiàn),。若用功率強(qiáng)的探照燈照射月球,,產(chǎn)生的照度只有約一萬(wàn)億分之一勒克斯,人眼-無(wú)法察覺(jué),。激光亮度-的主要原因是定向發(fā)光,。大量光子集中在一個(gè)極小的空間范圍內(nèi)1射出,能量密度自然-,。 激光的亮度與陽(yáng)光之間的比值是-的,,而且它是人類創(chuàng)造的。
激光束-成很小的光點(diǎn),,使焦點(diǎn)處達(dá)到-的功率密度,。這時(shí)光束輸入的熱量遠(yuǎn)-過(guò)被材料反射、傳導(dǎo)或擴(kuò)散的部分,,材料很快加熱至汽化程度,,阜陽(yáng)對(duì)外激光切割加工,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)形成寬度很窄的切縫。切邊受熱影響很小,,基本沒(méi)有工件變形,。
切割過(guò)程中還添加與被切材料相適合的輔助汽體。鋼切割時(shí)利用氧作為輔助汽體與熔融金屬產(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---一類塑料使用壓縮空氣,,棉,、紙等易燃材料切割使用惰性汽體。進(jìn)入噴嘴的輔助汽體還能冷卻-透鏡,,防止煙塵進(jìn)入透鏡座內(nèi)污染鏡片并導(dǎo)致鏡片過(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)占有份量很重的金屬加工業(yè),,許-屬材料,,不管它是什么樣的硬度,都可以進(jìn)行無(wú)變形切割,。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,。激光切割-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)代激光切割系統(tǒng)能方便切割不同形狀與尺寸的工件,,它往往比沖切、模壓工藝更被優(yōu)先選用,;盡管它加工速度還慢于模沖,,但它沒(méi)有模具消耗,無(wú)須修理模具,,還節(jié)約更換模具時(shí)間,,從而節(jié)省了加工費(fèi)用,降低了生產(chǎn)成本,,所以從總體上考慮是更合算的,。
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