本帖最后由 曉昀 于 2021-3-15 21:12 編輯
0 _1 m4 q: _( ^" ~$ w3 I Z6 ^, J% e8 ~) y
( q$ |* m7 T6 I( ]0 T 在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中，激光切割更被廣泛應(yīng)用于鈑金，塑料、玻璃、陶瓷、半導(dǎo)體以及紡織品、木材和紙質(zhì)等材料加工。
8 q( a, ^1 j, T& _& M, ] 激光切割在精密加工和微加工領(lǐng)域的應(yīng)用已經(jīng)獲得實(shí)質(zhì)的增長(zhǎng)。
3 I: M: T: I& K8 C w& {2 k/ |- 激光切割
6 Q; M9 |4 {, R) o1 ]7 `/ @
當(dāng)聚焦的激光束照到工件上時(shí)，照射區(qū)域會(huì)急劇升溫以使材料熔化或者氣化。一旦激光束穿透工件，切割過(guò)程就開(kāi)始了：激光束沿著輪廓線移動(dòng)，同時(shí)將材料熔化。通常會(huì)用一股噴射氣流將熔融物從切口吹走，在切割部分和板架間留下一條窄縫，窄縫幾乎與聚焦的激光束等寬。
) n* A7 [5 h8 Z火焰切割$ n, U6 |8 g. l3 Z6 ^2 J' h$ U
火焰切割是切割低碳鋼時(shí)采用的一種標(biāo)準(zhǔn)工藝，采用氧氣作為切割氣體。氧氣加壓到高達(dá) 6 bar 后吹進(jìn)切口。在那里，被加熱的金屬與氧氣發(fā)生反應(yīng)：開(kāi)始燃燒和氧化。化學(xué)反應(yīng)釋放大量的能量（達(dá)到激光能量的五倍）輔助激光束進(jìn)行切割。 圖1 激光束熔化工件，切割氣吹走切口中的熔融材料和熔渣
. w9 _% a7 o4 x, F& D[backcolor=rgba(0, 78, 162, 0.6)][backcolor=rgba(0, 78, 162, 0.75)]熔化切割
{0 t) [$ w! b! Q- f, {& B熔化切割是切割金屬時(shí)使用的另一種標(biāo)準(zhǔn)工藝。也可以用于切割其他可熔材料，例如陶瓷。
2 g r* |6 X5 [% s" r/ f& [采用氮?dú)饣蛘邭鍤庾鳛榍懈顨�，氣�?2-20 bar 的氣體吹過(guò)切口。氬氣和氮?dú)馐嵌栊詺怏w，這意味著它們不和切口中的熔化金屬發(fā)生反應(yīng)，僅僅將它們向底部吹走。同時(shí)，惰性氣體可以保護(hù)切割邊緣不被空氣氧化。
- a9 w8 z# e2 h3 _' {3 z" V- F7 T6 c; O[backcolor=rgba(0, 78, 162, 0.6)][backcolor=rgba(0, 78, 162, 0.75)]壓縮空氣切割; Y D! d; N5 [; S. |; e7 U& Y9 _: R( |
壓縮空氣同樣可以用來(lái)切割薄板�？諝饧訅旱� 5-6 bar 就足以吹走切口中的熔融金屬。由于空氣中接近 80% 都是氮?dú)�，因此壓縮空氣切割基本上屬于熔化切割。 6 Q4 K4 n. i9 K o- e
[backcolor=rgba(0, 78, 162, 0.6)][backcolor=rgba(0, 78, 162, 0.75)]等離子體輔助切割' \- ]) O% L+ _ C9 H' Y* o. _+ @
如果參數(shù)選擇恰當(dāng)，等離子體輔助熔化切割切口中會(huì)出現(xiàn)等離子體云。等離子體云由電離的金屬蒸氣和電離的切割氣組成。等離子體云吸收 CO2 激光的能量并轉(zhuǎn)化進(jìn)工件，使更多的能量耦合到工件，材料會(huì)更快熔化，從而使切割速度更快。因此，這種切割過(guò)程也叫高速等離子體切割。 ) L8 m) G# ?. U& \( ]6 [
等離子體云事實(shí)上相對(duì)于固體激光是透明的，因此等離子體輔助熔化切割只能使用 CO2激光。 : e2 ^7 F1 h) b/ f
, L }$ o/ V" d0 P
[backcolor=rgba(0, 78, 162, 0.75)]氣化切割
3 d# v! N* \; |1 k氣化切割將材料蒸發(fā)，盡可能減小了對(duì)周?chē)牧系臒嵝?yīng)影響。采用連續(xù) CO2 激光加工蒸發(fā)低熱量、高吸收的材料就可以達(dá)到上述效果，例如薄的塑料薄膜以及木材、紙、泡沫等不熔化的材料。
& S0 O( d2 t% U/ }3 Q超短脈沖激光使這項(xiàng)技術(shù)可以應(yīng)用于其他材料。金屬中的自由電子吸收激光并劇烈升溫。激光脈沖不與熔融的粒子和等離子體反應(yīng)，材料直接升華，沒(méi)有時(shí)間將能量以熱量的形式傳給周?chē)牧�。皮秒脈沖燒蝕材料時(shí)沒(méi)有明顯的熱效應(yīng)，沒(méi)有熔化和毛刺形成。 圖3 氣化切割：激光使材料蒸發(fā)，燃燒。蒸氣的壓強(qiáng)使熔渣從切口排出 * h& y0 ^( o+ E
參數(shù)：調(diào)整加工過(guò)程
. n3 ~) @6 x: E% q0 j許多參數(shù)影響激光切割過(guò)程，其中一些取決于激光器和機(jī)床的技術(shù)性能，而另一些是變化的。
0 T$ a7 G6 `' }( H" l6 P[backcolor=rgba(0, 78, 162, 0.6)][backcolor=rgba(0, 78, 162, 0.75)]偏振度/ O, J" o. J6 [" j
偏振度表明多少百分比的激光被轉(zhuǎn)換。典型的偏振度一般在 90% 左右。這對(duì)于高質(zhì)量的切割已經(jīng)足夠了。
/ t' V, q; J5 C H[backcolor=rgba(0, 78, 162, 0.6)][backcolor=rgba(0, 78, 162, 0.75)]焦點(diǎn)直徑
* b R5 z# H: h( U: W# \) Y1 @焦點(diǎn)直徑影響切口寬度，可以通過(guò)改變聚焦鏡的焦距改變焦點(diǎn)直徑。更小的焦點(diǎn)直徑意味著更窄的切口。
; L* V; H0 K* K+ [7 F[backcolor=rgba(0, 78, 162, 0.6)][backcolor=rgba(0, 78, 162, 0.75)]焦點(diǎn)位置; n+ W7 p5 N0 Q
焦點(diǎn)位置決定了工件表面上的光束直徑和功率密度以及切口的形狀。 圖4 焦點(diǎn)位置：工件內(nèi)部，工件表面和工件上方 / K+ z3 M0 {# @& M+ t
[backcolor=rgba(0, 78, 162, 0.6)][backcolor=rgba(0, 78, 162, 0.75)]激光功率
9 T/ V9 C* W$ P激光功率應(yīng)和加工類(lèi)型、材料種類(lèi)和厚度相匹配。功率必須足夠高以至于工件上的功率密度超出加工閾值。 圖5 更高的激光功率可以切割更厚的材料
& W9 Y! t8 D$ s! c" b' w: J! S" y+ D[backcolor=rgba(0, 78, 162, 0.6)][backcolor=rgba(0, 78, 162, 0.75)]工作模式+ i, e8 N& c6 m4 f1 j6 H
連續(xù)模式主要用于切割毫米到厘米尺寸的金屬和塑料的標(biāo)準(zhǔn)輪廓。而為了熔化穿孔或者產(chǎn)生精密的輪廓，則采用低頻的脈沖激光。
; c1 {3 E( w& I2 K0 i8 d[backcolor=rgba(0, 78, 162, 0.6)][backcolor=rgba(0, 78, 162, 0.75)]切割速度$ l$ C0 N8 B( }3 F2 q
激光功率和切割速度必須互相匹配。太快或者太慢的切割速度都會(huì)導(dǎo)致粗糙度的增加和毛刺的形成。 圖6 切割速度隨著板材厚度增加而降低
& N# H5 y, Q4 e6 u! E[backcolor=rgba(0, 78, 162, 0.6)][backcolor=rgba(0, 78, 162, 0.75)]噴嘴直徑/ D+ i- g7 c2 w: D$ V7 V
噴嘴的直徑?jīng)Q定了從噴嘴中噴出的氣體流量和氣流形狀。材料越厚，氣體噴流的直徑也要越大，相應(yīng)地，噴嘴口的直徑也要增大。
; E+ }- W- h0 b$ X+ T2 t$ e[backcolor=rgba(0, 78, 162, 0.6)][backcolor=rgba(0, 78, 162, 0.75)]氣體純度和氣壓
0 [1 |3 L! n, ^氧氣和氮?dú)饨?jīng)常用作切割氣體。氣體的純度和氣壓影響切割效果。1 R" L' ~: M2 x9 o
采用氧氣火焰切割時(shí)，氣體純度需達(dá)到 99.95 %。鋼板越厚，采用的氣體氣壓越低。
0 L7 c" K% R2 ~# f/ G0 ]采用氮?dú)馊刍懈顣r(shí)，氣體純度需要達(dá)到 99.995 %（理想情況是 99.999 %），熔化切割厚鋼板時(shí)需要更高的氣壓。
# L4 O" I5 {1 l7 k4 j- L. E[backcolor=rgba(0, 78, 162, 0.6)][backcolor=rgba(0, 78, 162, 0.75)]技術(shù)參數(shù)表
5 V) @$ m# M9 t! Q在激光切割早期，使用者必須通過(guò)試運(yùn)轉(zhuǎn)自行決定加工參數(shù)的設(shè)置�，F(xiàn)在，成熟的加工參數(shù)被存儲(chǔ)在切割系統(tǒng)的控制裝置中。對(duì)于每一種材料類(lèi)型和厚度，都有對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)。技術(shù)參數(shù)表使得即使不熟悉這種技術(shù)的人也能順利操作激光切割設(shè)備。! x3 B) C8 J. T- u0 A
激光切割質(zhì)量評(píng)價(jià)因素 1 R& X0 X0 O: O5 F$ C" e
有許多判定激光切割邊緣質(zhì)量的標(biāo)準(zhǔn)。像毛刺形式、凹陷、紋路等標(biāo)準(zhǔn)可以用肉眼判定；垂直度、粗糙度和切口寬度等則需要采用專(zhuān)用儀器來(lái)測(cè)量。材料沉積，腐蝕，熱影響區(qū)域和變形也是衡量激光切割質(zhì)量的重要因素
" g$ ]. g1 M2 |0 J( m4 W# C
( d# S( E; B0 x. I7 o9 v圖7 好的切割，壞的切割。評(píng)價(jià)切割邊緣質(zhì)量的標(biāo)準(zhǔn)" u5 R+ ?* ~! }0 H5 Q7 ~) T
廣闊的前景 7 j6 B2 u8 r" J: d- N/ V) Q
激光切割的持續(xù)成功，是其他大多數(shù)加工難以企及的。這種趨勢(shì)今天仍在繼續(xù)。在未來(lái)，激光切割的應(yīng)用前景也將越來(lái)越廣闊。: l' y) v1 C, e4 ]" h
/ A1 g9 l8 y4 n+ o3 C+ |; ~; L |
發(fā)表于 2021-3-15 21:10:18
QQ好友和群
收藏
淘帖
問(wèn)題專(zhuān)業(yè)，描述清楚
伸手黨/灌水/看不懂
