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激光切割机切割常用工程材料

 一、激光的原理:

激光英文全名为Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation (LASER)。 于1960年面世,是一种因刺激产生辐射而强化的光。
科学家在电管中以光或电流的能量来撞击某些晶体或原子易受激发的物质,使其原子的电子达到受激发的高能量状态,当这些电子要回复到平静的低能量状态时,原子就会射出光子,以放出多余的能量;而接着,这些被放出的光子又会撞击其它原子,激发更多的原子产生光子,引发一连串的「连锁反应」,并且都朝同一个方前进,形成强烈而且集中朝向某个方向的光。强的激光甚至可用作激光切割,切割钢板!
二、激光切割机切割常用工程材料
1、金属材料的激光切割。
虽然几乎所有的金属材料在室温对红外波能量有很高的反射率,但发射处于远红外波段10.6um光束的CO2激光器还是成功的应用于许多金属的激光切割实践。金属对10.6um激光束的起始吸收率只有0.5%~10%,但是,当具有功率密度超过106w/cm2的聚焦激光束照射到金属表面时,却能在微秒级的时间内很快使表面开始熔化。处于熔融态的大多数金属的吸收率急剧上升,一般可提高60%~80%。
2、非金属材料的激光切割。
10.6um波长的CO2激光束很容易被非金属材料吸收,导热性不好和低的蒸发温度又使吸收的光束几乎整个输入材料内部,并在光斑照射处瞬间汽化,形成起始孔洞,进入切割过程的良性循环。
三、激光切割机切割的主要工艺
1、汽化切割。
在高功率密度激光束的加热下,材料表面温度升至沸点温度的速度是如此之快,足以避免热传导造成的熔化,于是部分材料汽化成蒸汽消失,部分材料作为喷出物从切缝底部被辅助气体流吹走。
2、熔化切割。
当入射的激光束功率密度超过某一值后,光束照射点处材料内部开妈蒸发,形成孔洞。一旦这种小孔形成,它将作为黑体吸收所有的入射光束能量。小孔被熔化金属壁所包围,然后,与光束同轴的辅助气流把孔洞周围的熔融材料带走。随着工件移动,小孔按切割方向同步横移形成一条切缝。激光束继续沿着这条缝的前沿照射,熔化材料持续或脉动地从缝内被吹走。
3、氧化熔化切割。
熔化切割一般使用惰性气体,如果代之以氧气或其它活性气体,材料在激光束的照射下被点燃,与氧气发生激烈的化学反应而产生另一热源,称为氧化熔化切割。
4、控制断裂切割。
对于容易受热破坏的脆性材料,通过激光束加热进行高速、可控的切断,称为控制断裂切割。这种切割过程主要内容是:激光束加热脆性材料小块区域,引起该区域大的热梯度和严重的机械变形,导致材料形成裂缝。只要保持均衡的加热梯度,激光束可引导裂缝在任何需要的方向产生。


 

文章来源:东莞鑫科激光科技有限公司   http://www.xinkelaser.com/

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日期:2015-1-29      浏览数:937      [返回]      [至顶]
 
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