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    常用工程材料的激光切割加工

    作者:恒盛科技 時間:2022-01-06

    激光切割加工作為激光技術的最早最廣泛應用,近幾年在國內外發展尤其迅速,但目前激光切割的領域還不是很廣泛,未來激光切割技術的將向高速、高精度切割發展,可切割厚度將逐步提高,從輕工業薄板向重工業發展。

    常用工程材料的激光切割加工:

    1、金屬材料的激光切割加工。

    雖然幾乎所有的金屬材料在室溫對紅外波能量有很高的反射率,但發射處于遠紅外波段10.6um光束的C02激光器還是成功的應用于許多金屬的激光切割加工實踐。金屬對10.6um激光束的起始吸收率只有O.5%一10%,但是,當具有功率密度超過106晡,,cnl2的聚焦激光束照射到金屬表面時,卻能在微秒級的時間內很快使表面開始熔化。處于熔融態的大多數金屬的吸收率急劇上升,一般可提高60%一80%。

    (1)碳鋼。

    現代激光切割加工系統可以切割碳鋼板的最大厚度可達20MM,利用氧化熔化切割機制切割碳鋼的切縫可控制在滿意的寬度范圍,對薄板其切縫可窄至0.1MM左右。

    (2)不銹鋼。

    激光切割對利用不銹鋼薄板作為主構件的制造業來說是個有效的加工工具。在嚴格控制激光切割過程中的熱輸入措施下,可以限制切邊熱影響區變得很小,從而很有效的保持此類材料的良好耐腐蝕性。

    (3)合金鋼。

    大多數合金結構鋼和合金工具鋼都能用激光切割方法獲得良好的切邊質量。即使是一些高強度材料,只要工藝參數控制得當,可獲得平直、無粘渣切邊。不過,對于含鎢的高速工具鋼和熱模鋼,激光切割時會有熔蝕和粘渣現象發生。

    (4)鋁及合金。

    鋁切割屬于熔化切割加工機制,所用輔助氣體主要用于從切割區吹走熔融產物,通??色@得較好的切面質量。對某些鋁合金來說,要注意預防切縫表面晶間微裂縫產生。

    (5)銅及合金。

    純銅(紫銅)由于太高的反射率,基本上不能用C02激光束切割。黃銅(銅合金)使用較高激光功率,輔助氣體采用空氣或氧,可以對較薄的板材進行切割。

    (6)鈦及合金。

    純鈦能很好耦合聚焦激光束轉化的熱能,輔助氣體采用氧時化學反應激烈,切割速度較快,但易在切邊生成氧化層,不小心還會引起過燒。為穩妥起見,采用空氣作為輔助氣體比較好,以確保切割質量。

    飛機制造業常用的鈦合金激光切割質量較好,雖然切縫底部會有少許粘渣,但很容易清除。

    (7)鎳合金。

    鎳基合金也稱超級合金,品種很多。其中大多數都可實施氧化熔化切割。

    2、非金屬材料的激光切割。

    10.6um波長的C02激光束很容易被非金屬材料吸收,導熱性不好和低的蒸發溫度又使吸收的光束幾乎整個輸入材料內部,并在光斑照射處瞬間汽化,形成起始孔洞,進入切割過程的良性循環。

    (1)有機材料。

    可用激光切割的有機材料包括:塑料(聚合物)、橡膠、木材、紙制品、皮革等。

    (2)無機材料。

    可用激光切割的無機材料包括:石英、玻璃、陶瓷、石頭等。

    (3)復合材料。

    新型輕質加強纖維聚合體復合材料很難是常規方法進行加工。利用激光無接觸加工的特點可以對固化前的層迭薄片高速進行切割修剪、定尺,在激光束的加熱下,薄片邊緣被融合,避免了纖維屑生成。對完全固化后的厚工件,尤其是硼纖維和碳纖維合成材料,激光切割加工要注意防止切邊可能會有碳化、分層和熱損傷發生。正如塑料切割一樣,合成材料切割過程中需要及時排除廢氣。還有一種類型的復合材料,就是單純由兩種性能不同的材料上下復合在一起,為了獲取較好的切割質量,激光切割總的原則是先切割具有較好切割性有的那一面。

    結束語:激光切割加工作為激光技術的最早最廣泛應用,近幾年在國內外發展尤其迅速,但目前激光切割的領域還不是很廣泛,未來激光切割技術的將向高速、高精度切割發展,可切割厚度將逐步提高,從輕工業薄板向重工業發展。


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