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激光切割在金屬制品加工工藝中扮演著至關(guān)重要的角色,其工藝特點(diǎn)和應(yīng)用范圍廣泛。以下是對(duì)激光切割在金屬制品加工工藝中的幾個(gè)方面的詳細(xì)闡述:
一、激光切割的原理
激光切割是利用高能量密度的激光束照射被切割材料,使材料迅速熔化、汽化、燒蝕或達(dá)到燃點(diǎn),同時(shí)借助與光束同軸的輔助氣流(如惰性氣體、氧氣等)將熔化或汽化的材料吹走,從而實(shí)現(xiàn)切割的目的。
二、激光切割的工藝類(lèi)型
激光切割工藝主要包括以下幾種類(lèi)型:
熔化切割:工件被局部熔化后借助氣流把熔化的材料噴射出去。因?yàn)椴牧系霓D(zhuǎn)移只發(fā)生在其液態(tài)情況下,所以該過(guò)程被稱(chēng)作激光熔化切割。
汽化切割:利用高能量高密度的激光束對(duì)工件進(jìn)行加熱,使溫度上升,并且在很短的時(shí)間內(nèi)讓材質(zhì)汽化成蒸汽,當(dāng)這些蒸汽噴出的時(shí)候就會(huì)在材料上形成一道切口,這樣就達(dá)成了切割效果。
氧化熔化切割:使用氧氣等活性氣體作為輔助氣流,在激光束的照射下,材料表面被加熱到燃點(diǎn)溫度,進(jìn)而與氧氣發(fā)生激烈的燃燒反應(yīng),釋放出大量的熱,使材料內(nèi)部形成充滿蒸汽的小孔,并將包圍小孔的金屬壁熔化。
控制斷裂切割:對(duì)于容易受熱破壞的脆性材料,通過(guò)激光束加熱進(jìn)行高速、可控的切斷。這種切割過(guò)程是通過(guò)激光束加熱脆性材料小塊區(qū)域,引起該區(qū)域大的熱梯度和嚴(yán)重的機(jī)械變形,導(dǎo)致材料形成裂縫。
三、激光切割在金屬制品加工中的應(yīng)用
激光切割在金屬制品加工中具有廣泛的應(yīng)用,包括但不限于以下幾個(gè)方面:
碳鋼切割:現(xiàn)代激光切割系統(tǒng)可以切割碳鋼板的Z大厚度可達(dá)20mm,利用氧化熔化激光切割機(jī)切割碳鋼的切縫可控制在滿意的寬度范圍,對(duì)薄板其切縫可窄至0.01mm左右。
不銹鋼切割:光纖激光切割機(jī)對(duì)不銹鋼進(jìn)行切割時(shí),通過(guò)嚴(yán)格控制激光切割過(guò)程中的熱輸入措施,可以限制切邊熱影響區(qū),從而更有效地保持此類(lèi)材料的良好耐腐蝕性。
合金鋼切割:大多數(shù)合金結(jié)構(gòu)鋼和合金工具鋼都能用激光切割方法獲得良好的切邊質(zhì)量。即使是一些高強(qiáng)度材料,只要工藝參數(shù)控制得當(dāng),也可獲得平直、無(wú)粘渣切邊。
鋁及合金切割:鋁切割屬于熔化切割,所用輔助氣體主要用于從切割區(qū)吹走熔融產(chǎn)物,通??色@得較好的切面質(zhì)量。
銅及合金切割:純銅(紫銅)由于反射率太高,基本上不能用CO2激光束切割。但黃銅(銅合金)可以使用較高功率的激光切割機(jī)進(jìn)行切割,輔助氣體采用空氣或氧。
鈦及合金切割:純鈦能很好耦合聚焦激光束轉(zhuǎn)化的熱能,輔助氣體采用氧時(shí)化學(xué)反應(yīng)激烈,切割速度較快,但易在切邊生成氧化層。為穩(wěn)妥起見(jiàn),采用空氣作為輔助氣體比較好。
鎳合金切割:鎳基合金也稱(chēng)合金,其中大多數(shù)都可實(shí)施氧化熔化切割。
四、激光切割的優(yōu)勢(shì)
高精度:激光切割的精度可控制在±0.05mm以內(nèi),能夠滿足高精度加工的要求。
高 效率:激光切割速度通常快于其他同類(lèi)切割工藝,能夠大幅提高生產(chǎn)效率。
靈活性:激光切割可以加工各種形狀和尺寸的金屬制品,具有很強(qiáng)的靈活性。
自動(dòng)化:激光切割設(shè)備可以與自動(dòng)化生產(chǎn)線相結(jié)合,實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)。
五、激光切割的局限性
盡管激光切割具有諸多優(yōu)勢(shì),但也存在一些局限性:
設(shè)備成本高:激光切割設(shè)備價(jià)格昂貴,對(duì)于小型企業(yè)或個(gè)人而言可能難以承受。
厚板切割效果不理想:雖然高功率激光切割設(shè)備可以進(jìn)行一定厚度的板材加工,但相比火焰切割等工藝,其在厚板切割方面的效果仍不理想。
材料限制:某些高反射率或高熔點(diǎn)的材料可能難以用激光切割進(jìn)行加工。
綜上所述,激光切割在金屬制品加工工藝中具有廣泛的應(yīng)用前景和獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步和成本的逐漸降低,激光切割將在更多領(lǐng)域得到應(yīng)用和推廣。