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激光切割的工藝方法與特殊用途


激光切割利用激光束的能量對材料進行熱切割的方法稱激光切割。它可以切割金屬材料和非金屬材料,是一種多功能切割工藝方法。
(1)激光熔化切割
像激光深熔焊一樣,利用激光加熱工件使之熔化,然后噴吹非氧化性氣體,排除熔融物質,形成割縫,大多數金屬材料的切割都屬于這類切割。
(2) 激光氣化切割
當高功率密度的激光照射到材料表面時,材料在極短時間內被加熱到氣化點,并以氣體或者為氣體沖擊以液態、固態微粒形式逸出,形成割縫。由于材料的氣化熱很大,所以多用非金屬材料切割。
(3) 激光燃燒切割
利用激光熱能將工件加熱至其燃點,再用活性氣體(如氧氣、空氣)使其燃燒,并排除燃燒物,形成割口。其原理類似氧氣切割,不同的是利用激光作預熱熱源。此法主要用于切割鋼、鈦、鋁等金屬材料。
由于激光光斑小,因而切縫細,一般碳鋼切縫寬度可小到0.1~0.2mm,切口兩邊平行并與表面垂直,一般割后不必機械加工,即可直接使用;熱影響區僅有0.01~01mm,而且變形很小。可以實現高速切割,但是,目前因受激光器功率和設備體積的限制,只能切割中、小厚度的材料。而且隨工件厚度增加,切割速度明顯下降。
工作原理與激光焊相似。激光切割的溫度超過11000℃,足以使任何材料氣化,因此在激光切割時,除熔化外,氣化也起著重要的作用。有些材料(例如碳和某些陶瓷)的激光切割過程則純屬氣化過程。金屬的激光切割多采用大功率二氧化碳連續激光器。切割時,噴射惰性氣體流,吹除切口熔化金屬,可使切口光潔平直;噴射氧氣流可提高切割速度。激光切割的切口細窄、尺寸精確、表面光潔,質量優于任何其他熱切割方法。幾乎所有的金屬材料都可以用激光切割,可切割的厚度從幾微米的箔片至50毫米的板材。但激光切割設備投資很高,主要用于12毫米以下各種厚度的不銹鋼、鈦和鈦合金、難熔金屬和貴重金屬的精密切割,也可用于塑料、木材、布匹、石墨和陶瓷等非金屬材料的切割,如木材加工業已用激光切割膠合板、刨花板,服裝行業用以大量裁剪衣料。另外,激光切割還適合于某些特殊用途,如寶石軸承打孔、外科醫生用激光作為手術刀等。


 


 

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