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激光加工介紹鎂合金激光加工技術有哪些?


    鎂合金具有高的比強度、比剛度、導熱性、可切削加工性和可回收性,被稱為21世紀的“綠色”工程材料。近年來,鎂合金材料在各種機殼、“陸海空”交通運載工具、國防工業等方面獲得了廣泛的應用,隨著鎂的提煉及深加工技術的發展,鎂合金材料已成為繼鋼鐵和鋁之后的第三大類金屬材料,在全球范圍內得到快速發展。 

    本文在綜述國內外鎂合金激光切割、激光焊接、激光表面改性等技術的基礎上,對鎂合金的激光加工技術進行了研究。 

1 、鎂合金的激光加工切割技術 

    切割是鎂合金材料深加工的首要環節,良好的切割質量是材料深加工的保證。與傳統切割方法相比,激光切割具有更高的切割精度、更低的粗糙度和更高的生產效率。目前,國內外對鎂合金激光切割的研究尚屬鮮見。 

     我們利用500W固體脈沖Nd:YAG激光對4mm厚AZ31B鎂合金板材進行了切割工藝研究。激光切縫窄細,上縫寬0.45mm、中縫寬0.22mm、下 縫寬0.35mm,切縫垂直度為0.05mm,切面波紋小且分布規露。熱影響區不明顯,切縫的整體寬度約為空氣等離子弧切割的1/4。但是,切縫的下表面 有輕微的氧化現象,切面有80μm厚的組織形貌為等軸晶的重熔層。

     工藝研究得出的結論是:切縫寬度隨著放電電壓、脈沖寬度、脈沖頻率的增大而增大,切割速 度與輔助氣體對切縫寬度的影響不大。

2、激光加工與鎂臺金材料的作用機理 

     鎂合金材料的 激光加工是基于光熱效應的熱加工,前提是激光被鎂合金材料吸收并轉化為熱能。從原子結構理論分析,激光對金屬材料的作用是高頻電磁場對物質中自由電子的作 用,材料中的自由電子在激光誘導作用下發生高頻振動,通過韌致輻射,部分振動能量轉變為電磁波向外輻射,其余轉化為電子的平均動能,再通過電子與晶格之間 的馳豫過程轉變為熱能。 

不同材料對于不同波長的激光加工的吸收有很大的差別,吸收率AN,表示為:newmaker.com

    其中:c0為光速,c0=3×108m/s為入射激光的波長;為金屬材料的導電率。從式可以看出,被加工材料一定時,激光的波長越短,材料對激光的吸 收越多。金屬中的大量自由電子由于集膚效應的作用,阻礙激光能量深入材料內部,使之大部分被反射掉,所以一般材料對CO2氣體激光(λ=10.6μm)的 吸收比對YAG固體激光(λ=1.06μm)的吸收低。

     當激光波長為一恒定值時,材料對該激光束吸收率的大小取決于材料的導電率,導電率越大,材料對激光 的吸收越少。所以,鎂合金材料對激光的吸收比一般金屬材料對激光的吸收要低.這是對鎂合金材料進行激光加工的難點之一。 


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