激光切割的主要特性介紹
1.激光切割的切縫窄,工件變形小。
激光束聚焦成很小的光點(diǎn),使焦點(diǎn)處達(dá)到很高的功率密度。這時(shí)光束輸入的熱量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)被材料反射、傳導(dǎo)或擴(kuò)散的部分,材料很快加熱至汽化程度,蒸發(fā)形成孔洞。隨著光束與材料相 ..
1.激光切割的切縫窄,工件變形小。
激光束聚焦成很小的光點(diǎn),使焦點(diǎn)處達(dá)到很高的功率密度。這時(shí)光束輸入的熱量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)被材料反射、傳導(dǎo)或擴(kuò)散的部分,材料很快加熱至汽化程度,蒸發(fā)形成孔洞。隨著光束與材料相對(duì)線性移動(dòng),使孔洞連續(xù)形成寬度很窄的切縫。切邊受熱影響很小,基本沒(méi)有工件變形。 切割過(guò)程中還添加與被切材料相適合的輔助汽體。鋼切割時(shí)利用氧作為輔助汽體與熔融金屬產(chǎn)生放熱化學(xué)反應(yīng)氧化材料,同時(shí)幫助吹走割縫內(nèi)的熔渣。切割聚丙烯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(jìn)入噴嘴的輔助汽體還能冷卻聚焦透鏡,防止煙塵進(jìn)入透鏡座內(nèi)污染鏡片并導(dǎo)致鏡片過(guò)熱。 大多數(shù)有機(jī)與無(wú)機(jī)材料都可以用激光切割。在工業(yè)制造系統(tǒng)占有份量很重的金屬加工業(yè),許多金屬材料,不管它是什么樣的硬度,都可以進(jìn)行無(wú)變形切割。當(dāng)然,對(duì)高反射率材料,如金、銀、銅和鋁合金,它們也是好的傳熱導(dǎo)體,因此激光切割很困難,甚至不能切割。 激光切割無(wú)毛刺、皺折、精度高,優(yōu)于等離子切割。對(duì)許多機(jī)電制造行業(yè)來(lái)說(shuō),由于微機(jī)程序控制的現(xiàn)代激光切割系統(tǒng)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(yōu)先選用;盡管它加工速度還慢于模沖,但它沒(méi)有模具消耗,無(wú)須修理模具,還節(jié)約更換模具時(shí)間,從而節(jié)省了加工費(fèi)用,降低了生產(chǎn)成本,所以從總體上考慮是更合算的。 另一方面,從如何使模具適應(yīng)工件設(shè)計(jì)尺寸和形狀變化角度看,激光切割也可發(fā)揮其精確、重現(xiàn)性好的優(yōu)勢(shì)。作為層疊模具的優(yōu)先制造手段,由于不需要高級(jí)模具制作工,激光切割運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用也并不昂貴,因此還能明顯的降低模具制造費(fèi)用。激光切割模具還帶來(lái)的附加好處是模具切邊會(huì)產(chǎn)生一個(gè)淺硬化層(熱影響區(qū)),提高模具運(yùn)行中的耐磨性。激光切割的無(wú)接觸特點(diǎn)給圓鋸片切割成形帶來(lái)無(wú)應(yīng)力優(yōu)勢(shì),由于提高了鋸片使用壽命。 2.激光切割是一種高能量、密度可控性好的無(wú)接觸加工。 激光束聚焦后形成具有極強(qiáng)能量的很小作用點(diǎn),把它應(yīng)用于切割有許多特點(diǎn)。首先,激光光能轉(zhuǎn)換成驚人的熱能保持在極小的區(qū)域內(nèi),可提供(1)狹的直邊割縫;(2)最小的鄰近切邊的熱影響區(qū);(3)極小的局部變形。其次,激光束對(duì)工件不施加任何力,它是無(wú)接觸切割工具,這就意味著(1)工件無(wú)機(jī)械變形;(2)無(wú)刀具磨損,也談不上刀具的轉(zhuǎn)換問(wèn)題;(3)切割材料無(wú)須考慮它的硬度,也即激光切割能力不受被切材料的硬度影響,任何硬度的材料都可以切割。再次,激光束可控性強(qiáng),并有高的適應(yīng)性和柔性,因而(1)與自動(dòng)化設(shè)備相結(jié)合很方便,容易實(shí)現(xiàn)切割過(guò)程自動(dòng)化;(2)由于不存在對(duì)切割工件的限制,激光束具有無(wú)限的仿形切割能力;(3)與計(jì)算機(jī)結(jié)合,可整張板排料,節(jié)省材料。 3.激光切割具有廣泛的適應(yīng)性和靈活性。 與其它常規(guī)加工方法相比,激光切割具有更大的適應(yīng)性。 首先,與其他熱切割方法相比,同樣作為熱切割過(guò)程,別的方法不能象激光束那樣作用于一個(gè)極小的區(qū)域,結(jié)果導(dǎo)致切口寬、熱影響區(qū)大和明顯的工件變形。激光能切割非金屬,而其它熱切割方法則不能。 (1)氧-可燃體(如乙炔)切割。這種方法主要用于切割低碳鋼,由于它熱輸入影響大,切割速度低,很少被用來(lái)切割20MM以下要求尺寸精確的材料。 (2)等離子切割。切割速度明顯快于氧乙炔切割,但切割質(zhì)量較差,切邊頂部呈圓頭狀,切邊明顯起波浪形,還要防止電弧產(chǎn)生的紫外線輻射。它稍優(yōu)于激光切割之處在于適合切割較厚鋼板和對(duì)光束反射率高的鋁合金等。 (3)模沖。大量生產(chǎn)零件用模沖方法成本低,生產(chǎn)周期短。但它對(duì)設(shè)計(jì)上的變化的適應(yīng)性很差,新的模具需要長(zhǎng)時(shí)間設(shè)計(jì),造價(jià)高,對(duì)中、小規(guī)模的生產(chǎn)來(lái)說(shuō),激光切割的特點(diǎn)就會(huì)充分顯示。另外,激光程控切割便于工件緊密編排,節(jié)省材料,而模沖則需要每個(gè)工件周圍預(yù)留材料。 (4)復(fù)雜零件分段沖切。一般情況下,沖床經(jīng)常要沖切比模具尺寸大得多的工件,有些工件還很復(fù)雜,這就導(dǎo)致切邊呈許多小貝殼狀刃口,需要第二次預(yù)備性加工整修。另外沖頭會(huì)形成比激光切割寬得多的切口,產(chǎn)生大量鐵屑。 (5)鋸切。切割薄金屬,其速度明顯比激光切割慢,而且激光作為一個(gè)靈活的無(wú)接觸、仿形切割工具,可從材料的任何一點(diǎn)開(kāi)始切向任何方向切割。這一點(diǎn),鋸切是難以做到的。 (6)電加工。一般,有利用電腐蝕或熔解效應(yīng)的電火花和電化學(xué)加工兩種方法,用于堅(jiān)硬材料的精細(xì)加工,切口粗糙度較好,但切割速度要比激光切割速度慢幾個(gè)數(shù)量級(jí)。 (7)水切割?汕懈钤S多金屬材料,但費(fèi)用很高。 |
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