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盤點激光切割機原理和優勢
閱讀:233 發布時間:2023-4-16
激光切割機在教學、軍事、工業上應用非常廣泛,因為激光切割機切割質量高,切割效率高。激光切割機可以切割金屬與非金屬,大族超能激光切割機主要應用于金屬材質的切割,那么激光切割機的原理是什么呢?
激光切割機原理——介紹
激光切割機技術利用激光束擊中金屬板材表面時釋放的能量。金屬板熔化,爐渣被氣體吹走。由于激光功率如此集中,只有少量的熱量傳遞到金屬板的其他部分,造成很少或根本沒有變形。復雜形狀的毛坯可以用激光非常精確地切割,切割后的毛坯不需要進一步加工。
激光源一般采用二氧化碳激光束,工作功率為500—5000瓦。這一功率水平低于許多家用電加熱器的要求,激光束通過透鏡和反射鏡聚焦在一個小區域內。高濃度的能量使快速的局部加熱熔化金屬板。
16mm以下的不銹鋼可以用激光切割設備進行切割,8—10mm厚度的不銹鋼可以通過向激光束中添加氧氣進行切割,但加氧切割后會在切割表面形成一層薄薄的氧化膜。切割的厚度可增加到16mm,但切割零件的尺寸誤差較大。
作為高科技的激光技術,自問世以來,就一直針對不同的社會需求研發出適合各行業的激光產品,如激光打印機,激光美容機,激光打標數控激光切割機機,激光切割機等產品,由于國內激光產業起步較晚,在技術研發上很大程度落后于一些發達國家,目前國內的激光產品生產廠家生產出來的激光產品,一些關鍵的零配件如激光管,驅動馬達,振鏡,聚焦鏡等還是采用進品的。這造成了成本的上升,也加重了消費者的負擔。
年來,隨著國內激光技術的進步,整機和部分零部件的研發和生產已逐步向產品靠攏。在某些方面甚至優于國外產品,再加上捷格的優勢,它在國內市場仍占據主導地位。不過,在精密加工和設備、穩定性和續航力方面,產品仍占有優勢。
激光切割機原理—原理。
在激光切割機中,主要工作是激光管,所以我們有必要了解激光管。
大家都知道激光管在激光設備中的重要性,下面我們就用見的激光管來進行判斷。二氧化碳激光管。
激光管的成分是由硬質玻璃制成的,所以它是一種易碎、易脆的物質。要想了解CO2激光管,首先要了解激光管的結構。像這樣的二氧化碳激光器使用的是分層的套筒結構,最里面的一層是放電管。然而,二氧化碳激光放電管的直徑比激光管本身厚。放電管的厚度與光斑大小引起的衍射反應成正比,放電管的長度也與放電管的輸出功率有關。樣的比例。
在激光切割機的運行過程中,激光管會產生大量的熱量,影響切割機的正常運行。因此,需要一個特殊區域的冷水機來冷卻激光管,以保證激光切割機能在恒定的溫度下正常工作。200W激光器可使用CW-6200,制冷量為5.5 KW。650W激光器使用CW-7800,制冷量可達23KW。
激光切割機原理—切割特點。
激光切割的優點:。
優勢一——效率高。
于激光器的傳輸特性,激光切割機一般配備多個數控工作臺,整個切割過程可實現全數字化控制。操作過程中,只需要改變數控程序,就可以適用于不同形狀零件的切割,既可以實現二維切割,也可以實現三維切割。
優勢二——速度快。
1200W激光切割2mm厚低碳鋼板,切割速度可達600cm/min。切割5mm厚的聚丙烯樹脂板,切割速度可達1200cm/min。激光切割時不需要對材料進行夾持和固定。
優勢三——切割質量好。
1:激光切割狹縫細而窄,狹縫兩側平行且垂直于被切割表面,被切割零件的尺寸精度可達±0.05 mm。
二:切削表面光滑美觀,表面粗糙度僅為幾十微米。即使是激光切割,也可以作為道工序,無需加工,零件可以直接使用。
三:材料經過激光切割后,熱影響區的寬度很小,且狹縫附近材料的性能幾乎不受影響,而且工件變形小,切割精度高,狹縫的幾何形狀好,狹縫的橫截面形狀比較光滑。規則矩形。比較了激光切割、氧乙炔切割和等離子切割方法見表1。切割材料為6.2mm厚的低碳鋼板。
優點Ⅳ-無接觸切削。
激光切割時,焊炬與工件之間沒有直接接觸,也沒有刀具磨損。要加工不同形狀的零件,不需要改變“刀具”,只需要改變激光器的輸出參數。激光切割過程噪音低,振動小,污染小。
優勢五——很多材料都可以切割。
與氧乙炔切割和等離子切割相比,激光切割的材料種類很多,包括金屬、非金屬、金屬基和非金屬基復合材料、皮革、木材和纖維等。
激光切割機原理—切割方法。
自定義切割。
這意味著被處理材料的去除主要是通過蒸發材料來進行的。
汽化切割過程中,工件表面的溫度在聚焦激光束的作用下迅速上升到汽化溫度,大量材料汽化,形成的高壓蒸汽以超音速向外噴射。同時在激光作用區域內形成一個“孔”,激光束在孔內被多次反射,使材料對激光的吸收迅速增加。
在高速噴射高壓蒸汽的過程中,狹縫中的熔體同時被吹離狹縫,直至工件被切斷。本征汽化切割主要是通過對材料進行汽化來進行的,因此對功率密度的要求很高,一般應達到每平方厘米108瓦以上。
汽化切割是激光切割一些低燃點材料(如木材、碳和一些塑料)和耐火材料(如陶瓷等)的常用方法。用脈沖激光切割材料時,也經常使用汽化切割。
Ⅱ反應熔化切割
在熔化切割中.如果輔助氣流不僅僅是把切縫內的熔融物吹走,而且還能夠與工件發生改熱反應,使切割過程增加另—熱源,這樣的切割稱為反應熔化切割。通常能與工件發生反應的氣體是氧氣或含有氧氣的混合氣休。
當工件表面溫度達到燃點溫度時,就會發生強烈的燃燒放熱反應,可大大提高激光切割的能力。對于低碳鋼和不銹鋼,燃燒放熱反應提供的能量是60%。對于鈦等活性金屬,燃燒提供的能量大約是90%。
因此,反應熔化切割與激光汽化切割、—般熔化切割相比,所需的激光功率密度更低,僅為汽化切割的1/20,熔化切割的1/2。然而,在反應熔化切割中,內于燃燒反應會使材料表面發生一些化學變化,從而對工件的性能會有影響。
Ⅲ熔化切割
在激光切割過程中,如果增加一個與激光束同軸的輔助吹氣系統,使切割過程中熔融物的去除不是單靠材料汽化本身,而主要是依靠高速輔助氣流的吹動作用,將熔融物連續不斷地從切縫中吹走,這樣的切割過程稱為熔化切割。
在熔化切割過程中,工件溫度不再需要被加熱到汽化溫度以上,因此所需的激光功率密度可大大降低。由材料熔化與汽化的潛熱比可知,熔化切割所需激光功率僅為汽化切割方法的1/10。
Ⅳ激光劃片
這種方法主要用于:半導體材料;利用功率密度很高的激光束在半導體構料工件表面劃出—個個淺的溝槽,由于這種溝槽削弱了半導體材料的結合力.可通達機械的方法或振動的方法使其斷裂。激光劃片的質量用表面碎片和熱影響區的大小來衡量。
Ⅴ冷切割
這是一種新型加工方法,是隨著最近幾年紫外波段的高功率的出現而提出來的。它的基本原理:紫外光子的能量同許多有機材料的結合能相近,用這樣的高能光子去撞擊有機材料的結合鍵并使其破裂。從而達到切割的目的。這種新技術具有廣闊的應用前景,持別是在電子行業中的應用會很廣。
Ⅵ熱應力切割
脆性材料在激光束的加熱下.其表面易產生較大的應力.從而能夠整齊、迅油地通過激光加熱的應力點引起斷裂.這樣的切割過程稱為激光熱應力切割。熱應力切割的機理為:激光束加熱脆性材料的某一區域.使其產生明顯的溫度梯度。
工件表面溫度較高要發生膨脹.而工件內層溫度較低要阻礙膨脹,結果在工件表面產生拉應力.內層產生徑向的擠壓應力。當這兩種應力超過工件本身的斷裂極限強度時。便會在工件上出現裂紋。使得工件沿裂紋斷開。熱應力切割的速度—股為m/s量級。這種切割方法適用于切割玻璃、陶瓷等材料。
總結:激光切割機是利用激光特性以及鏡片聚焦使能量集中將材料表面融化或氣化的一種切割技術??梢宰龅角懈钯|量好、速度快、切割材料多、效率高等優點。