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您現(xiàn)在的位置 >> 彎字機動態(tài)從激光切割各種材料的物理過程來看.激光切割大致分為以下六類;
1、汽化切割
汽化切割,指被加工材料的去除主要是通過使材料汽化的方式進行的。在汽化切割過程中,工件表而在聚焦激光束的作用下;,溫度迅速上升到汽化溫度,材料大量汽化,形成的高壓蒸氣以超音速向外噴射。同時在激光作用區(qū)內(nèi)形成“孔洞”,激光束在孔洞內(nèi)多次反射又使材料對激光的吸收豐迅速提高。
在高壓蒸氣高速噴射的過程中,切縫內(nèi)的熔融物被同時從切縫處吹走,直至將工件切斷。內(nèi)于汽化切割主要靠使材料汽化的方式進行,因此所需的功率密度很高,一般應達到每平方厘米就有10的八次方瓦以上。汽化切割是激光切割 一些低燃點材料(如木材、碳和某些塑料)以及難熔性材料(如陶瓷等)時常采月的方法。用脈沖激光器切割材料時也多采用汽化切割的方法。
2、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(tǒng),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(xù)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。
3、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(nèi)的熔融物吹走,而且還能夠與工件發(fā)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(fā)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(fā)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(nèi)于燃燒反應會使材料表面發(fā)生一些化學變化,從而對工件的性能會有影響。
例如對于鈦.在切縫邊緣會形成非常硬的氧化層,該氧化層極易破裂,影響很嚴重,對于低碳鋼,除了在切口表面形成一層很薄的改性氧化層外.其它影響很小。而且,這種氧化物熔渣的。流動性較好。不像金屬熔渣那樣緊附在基體金屬之上。對于不誘鋼.生成的氧化物主要出由高熔點材料組成。
4、熱應力切割
脆性材料在激光束的加熱下.其表面易產(chǎn)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(qū)域.使其產(chǎn)生明顯的溫度梯度。
工件表面溫度較高要發(fā)生膨脹.而工件內(nèi)層溫度較低要阻礙膨脹,結果在工件表面產(chǎn)生拉應力.內(nèi)層產(chǎn)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(xiàn)裂紋。出于這種裂紋的發(fā)展。
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.實驗表面熱應力切割玻璃的效果非常好.切割速度、切邊質(zhì)量和精度郁很高。熱應力切割所需的激光功率很小。功率太高會引起工件表面熔化。并破壞切邊質(zhì)量。
5、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(zhì)量用表面碎片和熱影響區(qū)的大小來衡量。
6、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準分子激光器的出現(xiàn)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(yè)中的應用會很廣。