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1、汽化切割。
在激光气化切割过程中,材料表面(miàn)温度升(shēng)至沸点温度的速度是如此之快,足以避免热传导(dǎo)造成的熔化,于是部分材(cái)料汽化成蒸汽消失,部分材料作为喷出物从切缝底部被辅(fǔ)助气体流吹(chuī)走。此情(qíng)况(kuàng)下需要非(fēi)常高的激光(guāng)功率。
为了防止材料蒸气冷凝到(dào)割缝壁上(shàng),材料的(de)厚度一定不要大大超过激光光束的直(zhí)径。该加工(gōng)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(zhī)用于铁基合金很小的使用领域。
该加工不(bú)能用于,像木材(cái)和(hé)某些陶瓷等,那些没有熔化状态因而不太(tài)可能让材料蒸气再凝结的材料。另外,这些材料(liào)通常要达到更厚的切口。在激光气化切割中,最优光束聚(jù)焦取决于(yú)材料(liào)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(dìng)的影响(xiǎng)。在板材厚度(dù)一定(dìng)的情况下,最大切割速度(dù)反比于材料的气化温度。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(dù)和光束焦点位置。在板材厚度一定的情(qíng)况下,假设(shè)有足够的激光功率,最大切割速(sù)度受到(dào)气体射流速度的限制。
2、熔化切割。
在激光熔化切割(gē)中,工件被局(jú)部熔化后借(jiè)助气流把熔化的材料喷射出去。因为材料的转移只发(fā)生在其液态情况下,所以该过程被称作激光熔化(huà)切割。
激光光束配上高纯惰性切割(gē)气体促使熔化(huà)的材料离开割(gē)缝(féng),而气体本身不参于(yú)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(róng)化所需的能量。在激光熔化(huà)切割中(zhōng),激光光束只被部(bù)分吸收。最大切(qiē)割速度随着激光功率的增加而增(zēng)加,随着板材厚度的增加和材料熔化温度的增加而(ér)几乎反比例地减小(xiǎo)。在(zài)激光功率一定的情况(kuàng)下(xià),限制因(yīn)数就是割缝(féng)处的气压和材料的热传导率(lǜ)。激光熔化(huà)切割对于(yú)铁制材料和钛金属可以得到无氧化切口。产生(shēng)熔化但不到气化的激光功率密度(dù),对(duì)于(yú)钢材(cái)料来说,在104W/cm2~105W/cm2之间。
3、氧化熔化切割(激光火焰切割)。
熔化切割一般使用惰性气(qì)体,如果代之以(yǐ)氧气或(huò)其它活性气体,材料在激光束的照射下(xià)被点燃,与氧气发生激烈的化学反应而产生另一热源,使材料进一步加(jiā)热,称为氧化熔化切割。
由于此效(xiào)应,对于相同厚度的结构钢,采用该方法可得(dé)到的切割(gē)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(xiǎng)区和(hé)更差的(de)边缘质量。激光(guāng)火焰(yàn)切割在加工精密模型和尖(jiān)角时是不好的(有烧(shāo)掉尖(jiān)角(jiǎo)的危险)。可以使用脉冲模式的激(jī)光来(lái)限制热影(yǐng)响,激光的功率决定切割速度。在(zài)激光功率一定的情(qíng)况下,限制因数就是氧气的供应和材料的热传导率。
4、控制(zhì)断裂切割(gē)。
对于容(róng)易受热破(pò)坏的脆性材料,通过激光束加热进行高速、可控的切断,称(chēng)为控制断裂切割。这(zhè)种切割过程主要内容是:激光束加热(rè)脆性材料小块区域,引起该区域大的热梯度和严重(chóng)的机械变形,导(dǎo)致材料形成裂(liè)缝。只要保持均(jun1)衡的加(jiā)热(rè)梯度,激光(guāng)束可引导裂缝在(zài)任何需要的方向(xiàng)产(chǎn)生。