激光切割機(jī)的多種切割方式

      激光切割是一種高能量、密度可控性好的無(wú)接觸加工方式。激光束聚焦后形成具有高能量密度的光斑，應(yīng)用于切割有許多特點(diǎn)。而激光切割主要有四種不同的切割方式，以便應(yīng)對(duì)不同的情況。

熔化切割

在激光熔化切割中，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(chēng)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d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/cm2～105W/cm2之間。

汽化切割

在激g氣化切割過(guò)程中，材料表面溫度升至沸點(diǎn)溫度的速度是如此之快，足以避免熱傳導(dǎo)造成的熔化，于是部分材料汽化成蒸汽消失，部分材料作為噴出物從切縫底部被輔助氣體流吹走。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，像木材和某些陶瓷等，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g氣化切割中，最y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y焦點(diǎn)位置只有一定的影響。在板材厚度一定的情況下，最d切割速度反比于材料的氣化溫度。所需的激光功率密度要大于108W/cm2，并且取決于材料、切割深度和光束焦點(diǎn)位置。在板材厚度一定的情況下，假設(shè)有足夠的激光功率，最d切割速度受到氣體射流速度的限制。

控制斷裂切割

對(duì)于容易受熱破壞的脆性材料，通過(guò)激光束加熱進(jìn)行高速、可控的切斷，稱(chēng)為控制斷裂切割。這種切割過(guò)程主要內(nèi)容是：激光束加熱脆性材料小塊區(qū)域，引起該區(qū)域大的熱梯度和嚴(yán)重的機(jī)械變形，導(dǎo)致材料形成裂縫。只要保持均衡的加熱梯度，激光束可引導(dǎo)裂縫在任何需要的方向產(chǎn)生。

氧化熔化切割(激光火焰切割)

熔化切割一般使用惰性氣體，如果代之以氧氣或其它活性氣體，材料在激光束的照射下被點(diǎn)燃，與氧氣發(fā)生激烈的化學(xué)反應(yīng)而產(chǎn)生另一熱源，使材料進(jìn)一步加熱，稱(chēng)為氧化熔化切割。

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))。可以使用脈沖模式的激光來(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。

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激光切割機(jī)激光重心的定位步驟:

1)數(shù)控定位收拾法:用一塊平坦光亮的白色硬紙板,平鋪在就業(yè)臺(tái)上游,激光切g(shù)頭設(shè)定在其上方,聚焦鏡間隔紙板的高度比聚焦鏡的焦距尺寸偏小10mm位置,譬如聚焦鏡的焦距是127mm,則將聚焦鏡設(shè)定在間隔紙板窮體117mm.數(shù)控系統(tǒng)設(shè)定切g(shù)頭沿x軸或y軸每10mm搬動(dòng)一次,每次搬動(dòng)的同時(shí)z軸上去1mm,不妨設(shè)定20次連綿搬動(dòng)的間隔.每次搬動(dòng)到位時(shí),用激光器放出1個(gè)200W的脈沖激光除,在紙板上打每個(gè)孔.搬動(dòng)20次共打孔20個(gè),z軸高度提升20mm.察看這20個(gè)孔,不妨覺(jué)察孔的直徑是從窮到小,繼而又從小到窮漸漸轉(zhuǎn)變的.找到孔直徑最x的位置便是重心位置,把這少許紀(jì)錄下來(lái).丈量在這個(gè)位置是紙板間隔鏡片的間隔便是現(xiàn)g實(shí)的激光束重心位置.

2)斜面重心s傷法:將平直的木板斜放在就業(yè)臺(tái)上游,斜度窮體10度.把切g(shù)頭設(shè)定在A點(diǎn),A點(diǎn)間隔聚焦鏡的高度尺寸比聚焦鏡的焦距尺寸偏小20mm,數(shù)控系統(tǒng)設(shè)定切g(shù)頭沿x軸或y軸連綿水平搬動(dòng)230mm,搬動(dòng)開(kāi)頭時(shí)激光器輸送200W連綿激光,切g(shù)頭搬動(dòng)休止的同時(shí)激光也休止.這是尅看到木板上有一條從寬變窄,又從窄變寬的激光束的s傷陳?ài)E.得陳?ài)E最窄處為重心位置,把這少許紀(jì)錄下來(lái),丈量在這個(gè)位置的木板間隔鏡片的間隔便是現(xiàn)實(shí)的激光束重心位置.

3)直接s傷法:手持一塊木板平直的木板,立在切割就業(yè)臺(tái)面85度角,把切g(shù)頭抬高到聚焦鏡間隔就業(yè)臺(tái)口頭窮體1.5倍焦距的位置,敞開(kāi)激光器光閘,連綿輸送200W激光束,水平疾速搬動(dòng)到木板到聚焦鏡下方,不妨看到木板口頭有一條從寬變窄,又從窄變寬的激光束聚焦先后的的s傷陳?ài)E,這個(gè)陳?ài)E以及激光束聚焦過(guò)程的轉(zhuǎn)變極度逼近.得陳?ài)E最窄處為重心位置,把這少許紀(jì)錄下來(lái),丈量在這個(gè)位置的木板間隔鏡片的間隔便是現(xiàn)實(shí)的激光束重心位置,由于這哪類(lèi)步驟需求人工操控,因而格外需求留意平安,免得變成人體破壞.

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激光切割機(jī)高溫合金的切削加工難點(diǎn)表現(xiàn)：

1.加工硬化傾向大。比如GH4169未強(qiáng)化處理的基體硬度約HRC37，金屬激光切割機(jī)切割后表面將會(huì)產(chǎn)生0.03mm左右的硬化層，硬度增加到HRC47左右，硬化程度高達(dá)27%。加工硬化現(xiàn)象對(duì)氧化先端絲錐壽命有很大影響，通常會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的邊界磨損。

2.材料導(dǎo)熱性差。切削高溫合金時(shí)產(chǎn)生的大量切削熱由氧化先端絲錐承受，刀尖承受了高達(dá)800～1000℃的切削溫度，在高溫和大切削力作用下，將導(dǎo)致切削刃產(chǎn)生塑性變形、粘結(jié)與擴(kuò)散磨損。

3.切削力大。高溫合金強(qiáng)度比汽輪機(jī)常用合金鋼材料高30%以上，在600℃以上的切削溫度下，鎳基高溫合金材料的強(qiáng)度仍高于普通合金鋼材料。未強(qiáng)化處理的高溫合金單位切削力在4000N/mm2以上，而普通合金鋼僅2500N/mm2。

4.鎳基合金主要成份為鎳和鉻，另外還添加有少量其它元素：鉬、鉭、鈮、鎢等，值得注意的是，鉭、鈮、鎢等也是用來(lái)制造硬質(zhì)合金(或高速鋼)氧化先端絲錐的主要成分，用這些氧化先端絲錐加工高溫合金會(huì)產(chǎn)生擴(kuò)散磨損和磨料磨損。

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