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钣金加工

Sheet metal processing

精密钣金定制加工

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精密激光切割加工


       ● 切割过程
       1、汽化切割
       在高功率密度激光束的加热下,材料的表面温度迅速上升到沸点温度,从而避免了由热传导引起的熔化。然后,一些材料汽化成蒸汽并消失,并且一些材料随着辅助气流的喷射而从狭缝的底部吹走。
       通过这种汽化切割方法切割并形成一些非熔融材料,例如木材,碳和一些塑料。
       在汽化切割过程中,蒸汽带走熔融颗粒并冲刷碎屑,形成孔。
       在汽化过程中,约40%的材料被汽化,而60%的材料则以液滴形式被气流排出。
       2、熔切
       当入射激光束的功率密度超过一定值时,光束照射点内的材料开始蒸发,形成孔。孔形成后,它会变成黑体,吸收所有入射光束的能量。孔被熔融金属壁包围,与光束对齐的辅助气流将熔融材料运送到孔周围。随着工件的移动,孔与切削方向同步地水平移动以形成狭缝。激光束继续沿着狭缝的前部照射,熔化的材料连续或脉冲地从狭缝吹走。
       3、氧化融化
       通常,惰性气体用于熔融切割。如果改用氧气或其他活性气体,则会在激光束的照射下点燃材料,并且与氧气的强烈化学反应会产生另一种热源,称为氧化熔融切割。具体描述如下:
       材料表面在激光束照射下被迅速加热到点火点的温度,随后与氧气剧烈燃烧反应,释放出大量的热量。在这种热量的作用下,在材料内部形成了充满蒸汽的孔,这些孔被熔融的金属壁包围。氧气和金属的燃烧速率受燃烧物质向炉渣中的转移的控制,而氧气通过炉渣扩散到点火前沿的速度也对燃烧速率有很大影响。氧气流速越高,燃烧化学和除渣速度越快。当然,氧气流速越高越好,因为流速太快会导致在狭缝出口处产生反应产物,即金属氧化物的快速冷却,这也不利于切割质量。显然,在氧化熔化和切割过程中有两个热源,即激光辐照能量和氧与金属的化学反应产生的热量。据估计,切割钢中氧化反应释放的热量约占切割所需总能量的60%。显然,与惰性气体相比,通过使用氧气作为辅助气体可以获得更高的切割速度。如果氧气的燃烧速率高于激光束的移动速度,则缝隙将显得宽而粗糙。如果激光束移动的速度快于氧气燃烧的速度,则缝隙将变得狭窄且光滑。
       4、控制容易
       对于易受热损坏的脆性材料,通过激光束加热进行的高速可控切割称为受控断裂切割。该切割过程的主要内容是激光束加热了脆性材料的小面积,这会导致该区域中较大的热梯度和严重的机械变形,从而导致材料中形成裂纹。在均匀的加热梯度下,激光束可以沿所需的任何方向引导折断。应当指出的是,这种受控的断裂切割不适用于切割锐角和棱角边缘的狭缝。
       切割大的封闭形状并不容易获得成功。
       控制断裂的切割速度快,不需要太高的功率,否则会导致工件表面熔化,破坏切割缝的边缘。主要控制参数是激光功率和光斑大小。

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