熔化切割
當入射的激光束功率密度超過某一值后,光束照射點處材料內部開始蒸發,形成孔洞。一旦這種小孔形成,它將作為吸收所有的入射光束能量。小孔被熔化金屬壁所包圍,然后,與光束同軸的輔助氣流把孔洞周圍的熔融材料帶走。隨著工件移動,對外激光切割加工,小孔按切割方向同步橫移形成一條切縫。激光束繼續沿著這條縫的照射,熔化材料持續或脈動地從縫內被吹走。
氧化熔化
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燃,與氧氣發生激烈的化學反應而產生另一熱源,稱為氧化熔化切割。具體描述如下:
⑴材料表面在激光束的照射下很快被加熱到燃點溫度,隨之與氧氣發生激烈的燃燒反應,對外光切割加工企業,放出大量熱量。在此熱量作用下,材料內部形成充滿蒸汽的小孔,而小孔的周圍為熔融的金屬壁所包圍。
⑵燃燒物質轉移成熔渣控制氧和金屬的燃燒速度,同時氧氣擴散通過熔渣到達點火的快慢也對燃燒速度有很大的影響。氧氣流速越高,燃燒化學反應和去除熔渣的速度也越快。當然,氧氣流速不是越高越好,因為流速過快會導致切縫出口處反應產物即金屬氧化物的快速冷卻,這對切割也是不利的。
⑶顯然,氧化熔化切割過程存在著兩個熱源,即激光照射能和氧與金屬化學反應產生的熱能。據估計,切割鋼時,氧化反應放出的熱量要占到切割所需全部能量的60%左右。
很明顯,與惰性氣體比較,使用氧作輔助氣體可獲得較高的切割速度。
⑷在擁有兩個熱源的氧化熔化切割過程中,如果氧的燃燒速度高于激光束的移動速度,數控對外激光切割加工,割縫顯得寬而粗糙。如果激光束移動的速度比氧的燃燒速度快,則所得切縫狹而光滑。
一定向發光
普通光源是向四面八方發光。要讓發射的光朝一個方向傳播,需要給光源裝上一定的聚光裝置,如汽車的車前燈和探照燈都是安裝有聚光作用的反光鏡,使輻射光匯集起來向一個方向射出。激光器發射的激光,天生就是朝一個方向射出,光束的發散度極小,大約只有0.001弧度,接-行。1962年,人類-次使用激光照射月球,地球離月球的距離約38萬公里,但激光在月球表面的光斑不到兩公里。若以聚光效果-,看似平行的探照燈光柱射向月球,按照其光斑直徑將覆蓋整個月球。
二亮度-
在激光發明前,人工光源中高壓脈沖氙燈的亮度1高,與太陽的亮度-,而紅寶石激光器的激光亮度,能超過氙燈的幾百億倍。因為激光的亮度-,所以能夠照亮遠距離的物體。紅寶石激光器發射的光束在月球上產生的照度約為0.02勒克斯光照度的單位,顏色鮮紅,激光光斑明顯可見。若用功率強的探照燈照射月球,產生的照度只有約一萬億分之一勒克斯,人眼-無法察覺。激光亮度-的主要原因是定向發光。大量光子集中在一個極小的空間范圍內1射出,能量密度自然-。 激光的亮度與陽光之間的比值是-的,而且它是人類創造的。
激光束-成很小的光點,使焦點處達到-的功率密度。這時光束輸入的熱量遠-過被材料反射、傳導或擴散的部分,材料很快加熱至汽化程度,阜陽對外激光切割加工,蒸發形成孔洞。隨著光束與材料相對線性移動,使孔洞連續形成寬度很窄的切縫。切邊受熱影響很小,基本沒有工件變形。
切割過程中還添加與被切材料相適合的輔助汽體。鋼切割時利用氧作為輔助汽體與熔融金屬產生放熱化學反應氧化材料,同時幫助吹走割縫內的熔渣。切割---一類塑料使用壓縮空氣,棉、紙等易燃材料切割使用惰性汽體。進入噴嘴的輔助汽體還能冷卻-透鏡,防止煙塵進入透鏡座內污染鏡片并導致鏡片過熱。
大多數有機與無機材料都可以用激光切割。在工業制造系統占有份量很重的金屬加工業,許-屬材料,不管它是什么樣的硬度,都可以進行無變形切割。當然,對高反射率材料,如金、銀、銅和鋁合金,它們也是好的傳熱導體,因此激光切割很困難,甚至不能切割。激光切割-刺、皺折、精度高,優于等離子切割。對許多機電制造行業來說,由于微機程序控制的現代激光切割系統能方便切割不同形狀與尺寸的工件,它往往比沖切、模壓工藝更被優先選用;盡管它加工速度還慢于模沖,但它沒有模具消耗,無須修理模具,還節約更換模具時間,從而節省了加工費用,降低了生產成本,所以從總體上考慮是更合算的。