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昆山AG亚游集团物資有限公司

Kunshan Gangyou Materials Co., Ltd.

激光切割針對不同材料的的主要切割方法

2017年12月30日

不同的材料,切割方法不一樣,主要分為熔化切割、氧化切割、氣化切割、導向斷裂切割等。

序號

切割方法

對應切割材料

1

熔化切割

不鏽鋼、鋁

2

氧化切割

碳鋼

3

氣化切割

木材、碳素材料和某些塑料

4

導向斷裂切割

陶瓷


1、熔化切割 
在激光熔化切割中,工件材料在激光束的照射下局部熔化,熔化的液態材料被氣體吹走,形成切縫,切割僅在液態下進行,故稱為熔化切割。切割時在與激光同軸的方向供給高純度的不活潑氣體,輔助氣體僅將熔化金屬吹出切縫,不與金屬反應。這種切割方法的激光功率密度在107W/cm2左右。
激光光束配上高純惰性切割氣體促使熔化的材料離開割縫,而氣體本身不參於切割。
最大切割速度隨著激光功率的增加而增加,隨著板材厚度的增加和材料熔化溫度的增加而幾乎反比例地減小。在激光功率一定的情況下,限製因數就是割縫處的氣壓和材料的熱傳導率。

2、氧化切割 
與熔化切割不同,激光氧化切割使用活潑的氧氣作為輔助氣體。由於氧與已經熾熱了的金屬材料發生化學反應,釋放出大量的熱,結果是材料進一步被加熱。 
材料表麵在激光束照射下很快被加熱到燃點溫度,與氧氣發生激烈的燃燒反應,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,而小孔周圍被熔化的加工材料所包圍。
燃燒物質轉移成熔渣,控製氧和加工材料的燃燒速度,氧氣流速越高,燃燒化學反應和去除熔渣的速度也越快。但是 ,如果氧氣速度過快,將導致割縫出口處的反應產物即金屬氧化物的快速冷卻,對切割質量造成不利影響。
切割過程存在兩個熱源:激光束照射能和化學反應所產生的熱能。據估計,切割碳鋼時,氧化反應所產生的熱能占切割所需能量的60%。
在氧化切割過程中,如果氧化燃燒的速度高於激光束移動的速度,割縫將變寬且粗糙,反之,如果移動速度慢,則割縫窄而光滑。

3、氣化切割 
激光束焦點處功率密度非常高,可達106W/cm2以上,激光光能轉換成熱能,保持在極小的範圍內,材料很快被加熱至氣化溫度,部分材料氣化為蒸汽逸去,部分材料被輔助氣體吹走,隨著激光束與材料之間的連續不斷的相對運動,便形成寬度很窄(如0.2mm)的割縫。這種切割方法的功率密度在108W/cm2左右。一些不能熔化的材料如木材、碳素材料和某些塑料即通過這種方法進行切割。
激光氧化切割在加工精密模型和尖角時是不好的(有燒掉尖角的危險)。可以使用脈衝模式的激光來限製熱影響。
所用的激光功率決定切割速度。在激光功率一定的情況下,限製因數就是氧氣的供應和材料的熱傳導率。

4、導向斷裂切割
對於容易受熱破壞的脆性材料,通過激光束加熱進行高速、可控的切斷,稱為導向斷裂切割。這種切割過程主要內容是:激光束加熱脆性材料小塊區域,引起該區域大的熱梯度和嚴重的機械變形,導致材料形成裂縫。隻要保持均衡的加熱梯度,激光束可引導裂縫在任何需要的方向產生。
選擇切割方法,需考慮它們的特點和板件的材料,有時也要考慮切割的形狀。由於氣化相對熔化需要更多的熱量,因此激光熔化切割的速度比激光氣化切割的速度快,激光氧化切割則借助氧氣與金屬的反應熱使速度更快;同時,氧化切割的切縫寬,粗糙度高,熱影響區大因此切縫質量相對較差,而熔化切割割縫平整,表麵質量高,氣化切割因沒有熔滴飛濺,切割質量最好。另外,熔化切割和氣化切割可獲得無氧化切縫,對於有特殊要求的切割有重要意義。
一般的材料可用氧化切割完成,如果要求表麵無氧化,則須選擇熔化切割,氣化切割一般用於對尺寸精度和表麵光潔度要求很高的情況,故其速度也最低。另外,切割的形狀也影響切割方法,在加工精細的工件和尖銳的角時,氧化切割可能是危險的,因為過熱會使細小部位燒損。

來源:昆山AG亚游集团物資有限公司
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