所謂激光切割就是將激光束照射到工件表面時(shí)釋放的能量來(lái)使工件融化并蒸發(fā),以達(dá)到切割和雕刻的目的,具有精度高,切割快速,不局限于切割圖案限制,自動(dòng)排版節(jié)省材料,切口平滑,加工成本低等特點(diǎn),將逐漸改進(jìn)或取代于傳統(tǒng)的切割工藝設(shè)備?!≡诩す馊刍懈钪?,工件被局部熔化后借助氣流把熔化的材料噴射出去。因?yàn)椴牧系霓D(zhuǎn)移只發(fā)生在其液態(tài)情況下,所以該過(guò)程被稱作激光熔化切割。
激光光束配上高純惰性切割氣體促使熔化的材料離開(kāi)割縫,而氣體本身不參于切割。激光熔化切割可以得到比氣化切割更高的切割速度。氣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。最大切割速度隨著激光功率的增加而增加,隨著板材厚度的增加和材料熔化溫度的增加而幾乎反比例地減小。在激光功率一定的情況下,限制因數(shù)就是割縫處的氣壓和材料的熱傳導(dǎo)率。激光熔化切割對(duì)于鐵制材料和鈦金屬可以得到無(wú)氧化切口。產(chǎn)生熔化但不到氣化的激光功率密度,對(duì)于鋼材料來(lái)說(shuō),在104W/cm2~105
W/cm2之間?! 〖す饣鹧媲懈钆c激光熔化切割的不同之處在于使用氧氣作為切割氣體。借助于氧氣和加熱后的金屬之間的相互作用,產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)使材料進(jìn)一步加熱。由于此效應(yīng),對(duì)于相同厚度的結(jié)構(gòu)鋼,采用該方法可得到的切割速率比熔化切割要高。
另一方面,該方法和熔化切割相比可能切口質(zhì)量更差。實(shí)際上它會(huì)生成更寬的割縫、明顯的粗糙度、增加的熱影響區(qū)和更差的邊緣質(zhì)量。激光火焰切割在加工精密模型和尖角時(shí)是不好的(有燒掉尖角的危險(xiǎn))??梢允褂妹}沖模式的激光來(lái)限制熱影響,激光的功率決定切割速度。在激光功率一定的情況下,限制因數(shù)就是氧氣的供應(yīng)和材料的熱傳導(dǎo)率。 在激光氣化切割過(guò)程中,材料在割縫處發(fā)生氣化,此情況下需要非常高的激光功率。
為了防止材料蒸氣冷凝到割縫壁上,材料的厚度一定不要大大超過(guò)激光光束的直徑。該加工因而只適合于應(yīng)用在必須避免有熔化材料排除的情況下。該加工實(shí)際上只用于鐵基合金很小的使用領(lǐng)域。
該加工不能用于,象木材和某些陶瓷等,那些沒(méi)有熔化狀態(tài)因而不太可能讓材料蒸氣再凝結(jié)的材料。另外,這些材料通常要達(dá)到更厚的切口。在激光氣化切割中,最優(yōu)光束聚焦取決于材料厚度和光束質(zhì)量。激光功率和氣化熱對(duì)最優(yōu)焦點(diǎn)位置只有一定的影響。在板材厚度一定的情況下,最大切割速度反比于材料的氣化溫度。