激光切割

激光切割


激光切割技术广泛应用于金属和非金属材料的加工中，可大大减少加工时间，降低加工成本，提高工件质量。激光切割是应用激光聚焦后产生的高功率密度能量来实现的。与传统的板材加工方法相比 , 激光切割其具有高的切割质量、高的切割速度、高的柔性(可随意切割任意形状)、广泛的材料适应性等优点。


（1）激光熔化切割
 
在激光熔化切割中，工件被局部熔化后借助气流把熔化的材料喷射出去。因为材料的转移只发生在其液态情况下，所以该过程被称作激光熔化切割。
 
激光光束配上高纯惰性切割气体促使熔化的材料离开割缝，而气体本身不参与切割。
 
——激光熔化切割可以得到比气化切割更高的切割速度。气化所需的能量通常高于把材料熔化所需的能量。在激光熔化切割中，激光光束只被部分吸收。
——最大切割速度随着激光功率的增加而增加，随着板材厚度的增加和材料熔化温度的增加而几乎反比例地减小。在激光功率一定的情况下，限制因数就是割缝处的气压和材料


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的热传导率。 
——激光熔化切割对于铁制材料和钛金属可以得到无氧化切口。
 
——产生熔化但不到气化的激光功率密度，对于钢材料来说，在104W/cm²～105 W/cm²之间。
（2） 激光火焰切割
 
激光火焰切割与激光熔化切割的不同之处在于使用氧气作为切割气体。借助于氧气和加热后的金属之间的相互作用，产生化学反应使材料进一步加热。对于相同厚度的结构钢，采用该方法可得到的切割速率比熔化切割要高。
 
另一方面，该方法和熔化切割相比可能切口质量更差。实际上它会生成更宽的割缝、明显的粗糙度、增加的热影响区和更差的边缘质量。
 
——激光火焰切割在加工精密模型和尖角时是不好的（有烧掉尖角的危险）。可以使用脉冲模式的激光来限制热影响。
 
——所用的激光功率决定切割速度。在激光功率一定的情况下，限制因数就是氧气的供应和材料的热传导率。
 
（3）激光气化切割
 
在激光气化切割过程中，材料在割缝处发生气化，此情况下需要非常高的激光功率。
 
为了防止材料蒸气冷凝到割缝壁上，材料的厚度一定不要大大超过激光光束的直径。该加工因而只适合于应用在必须避免有熔化材料排除的情况下。该加工实际上只用于铁基合金很小的使用领域。
 
该加工不能用于，象木材和某些陶瓷等，那些没有熔化状态因而不太可能让材料蒸气再凝结的材料。另外，这些材料通常要达到更厚的切口。
 
——在激光气化切割中，最优光束聚焦取决于材料厚度和光束质量。
 
——激光功率和气化热对最优焦点位置只有一定的影响。
 
——所需的激光功率密度要大于108W/cm2，并且取决于材料、切割深度和光束焦点位置。
 
——在板材厚度一定的情况下，假设有足够的激光功率，最大切割速度受到气体射流速度的限制。