激光切割的原理及应用_激光切割机电气原理图

激光切割的原理及应用_激光切割机电气原理图,第1张

激光切割的原理及应用_激光切割机电气原理图 激光切割是由激光器所发出的水平激光束经45°全反射镜变为垂直向下的激光束,后经透镜聚焦,在焦点处聚成一极小的光斑,光斑照射在材料上时,使材料很快被加热至汽化温度,蒸发形成孔洞,随着光束对材料的移动,并配合辅助气体(有二氧化碳气体,氧气,氮气等)吹走熔化的废渣,使孔洞连续形成宽度很窄的(如0.1mm左右)切缝,完成对材料的切割。

中文名激光切割原理外文名Principle of laser cutting特点频率非常高隶属热切割分类汽化、熔化快速导航激光切割特点分类及特点(1)激光切割的原理激光切割是利用经聚焦的高功率密度激光束照射工件,使被照射的材料迅速熔化、汽化、烧蚀或达到燃点,同时借助与光束同轴的高速气流吹除熔融物质,从而实现将工件割开。

激光切割属于热切割方法之一。

(2)激光切割的分类1)汽化切割利用高能量密度的激光束加热工件。

在短的时间内汽化,形成蒸气。

在材料上形成切口。

材料的汽化热一般很大,所以激光汽化切割时需要大的功率和功率密度。

激光汽化切割多用于极薄金属材料和非金属材料(如纸、布、木材、塑料和橡皮等)的切割。

2)熔化切割激光熔化切割时,用激光加热使金属材料熔化,喷嘴喷吹非氧化性气体(Ar、He、N等),依靠气体的强大压力使液态金属排出,形成切口。

所需能量只有汽化切割的1/10。

激光熔化切割主要用于一些不易氧化的材料或活性金属的切割,如不锈钢、钛、铝及其合金等。

3)氧气切割它是用激光作为预热热源,用氧气等活性气体作为切割气体。

喷吹出的气体一方面与切割金属作用,发生氧化反应,放出大量的氧化热;另一方面把熔融的氧化物和熔化物从反应区吹出,而切割速度远远大于激光汽化切割和熔化切割。

激光氧气切割主要用于碳钢、钛钢以及热处理钢等易氧化的金属材料。

4)划片与控制断裂激光划片是利用高能量密度的激光在脆性材料的表面进行扫描,使材料受热蒸发出一条小槽,然后施加一定的压力,脆性材料就会沿小槽处裂开。

激光划片用的激光器一般为Q开关激光器和CO2激光器。

控制断裂是利用激光刻槽时所产生的陡峭的温度分布,在脆性材料中产生局部热应力,使材料沿小槽断开。

激光切割特点⑴ 切割质量好①激光切割切口细窄,切缝两边平行并且与表面垂直,切割零件的尺寸精度可达±0.05mm。

② 切割表面光洁美观,表面粗糙度只有几十微米,甚至激光切割可以作为最后一道工序,无需机械加工,零部件可直接使用。

③ 材料经过激光切割后,热影响区宽度很小,切缝附近材料的性能也几乎不受影响,并且工件变形小,切割精度高,切缝的几何形状好,切缝横截面形状呈现较为规则的长方形。

激光切割、氧乙炔切割和等离子切割方法的比较见表1,切割材料为6.2mm厚的低碳钢板。

⑵ 切割效率高由于激光的传输特性,激光切割机上一般配有多台数控工作台,整个切割过程可以全部实现数控。

*** 作时,只需改变数控程序,就可适用不同形状零件的切割,既可进行二维切割,又可实现三维切割。

⑶ 切割速度快用功率为1200W的激光切割2mm厚的低碳钢板,切割速度可达600cm/min;切割5mm厚的聚丙烯树脂板,切割速度可达1200cm/min。

材料在激光切割时不需要装夹固定。

⑷ 非接触式切割激光切割时割炬与工件无接触,不存在工具的磨损。

加工不同形状的零件,不需要更换“刀具”,只需改变激光器的输出参数。

激光切割过程噪声低,振动小,无污染。

⑸ 切割材料的种类多与氧乙炔切割和等离子切割比较,激光切割材料的种类多,包括金属、非金属、金属基和非金属基复合材料、皮革、木材及纤维等。

但是对于不同的材料,由于自身的热物理性能及对激光的吸收率不同,表现出不同的激光切割适应性。

采用CO2激光器,各种材料的激光切割性能见表2。

缺点激光切割由于受激光器功率和设备体积的限制,激光切割只能切割厚度较低的板材和管材,工件厚度的增加,切割速度明显下降。

激光切割设备费用高,一次性投资大。

激光切割的应用范围大多数激光切割机都由数控程序进行控制 *** 作或做成切割机器人。

激光切割作为一种精密的加工方法,几乎可以切割所有的材料,包括薄金属板的二维切割或三维切割。

在汽车制造领域,小汽车顶窗等空间曲线的切割技术都已经获得广泛应用。

德国大众汽车公司用功率为500W的激光器切割形状复杂的车身薄板及各种曲面件。

在航空航天领域,用激光切割加工的航空航天零部件有发动机火焰筒、钛合金薄壁机匣、飞机框架、钛合金蒙皮、机翼长桁、尾翼壁板、直升机主旋翼、航天飞机陶瓷隔热瓦等。

激光切割成形技术在非金属材料领域也有着较为广泛的应用。

如氮化硅、陶瓷、石英等;柔性材料,如布料、纸张、塑料板、橡胶等。

处于其焦点处的工件受到高功率密度的激光光斑照射,会产生10000°C以上的局部高温,使工件瞬间汽化,再配合辅助切割气体将汽化的金属吹走,从而将工件切穿成一个很小的孔,随着数控机床的移动,无数个小孔连接起来就成了要切的外形。

由于激光切割的频率非常高,所以每个小孔连接处非常光滑,切割出来的产品光洁度很高。

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