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简要介绍激光切割机的工作原理

激光切割机是当今工业制造业中广泛使用的设备。激光切割机用于金属和非金属切割,利用激光束融化材料表面。本文将介绍激光切割机的原理。


激光切割机原理介绍


激光切割机技术利用激光束击中金属板表面时释放的能量。金属板融化后被气体吹走。由于激光功率非常集中,只有少量的热量传递到板的其余部分,几乎不变形。这种激光可用于切割复杂形状,精度高,无需进一步加工。



激光源一般采用二氧化碳激光束,工作功率为500 ~ 5000瓦。这种功率水平比许多家用电加热器所需的功率要低,而且由于透镜和反射镜的缘故,激光束被浓缩在一个小区域内。高能量浓度允许快速局部加热熔化金属板。


16mm以下的不锈钢可以用激光切割设备切割。在激光束中加入氧气可以切割8 ~ 10mm厚的不锈钢,但氧气切割后,切割表面会形成一层薄薄的氧化膜。切割的最大厚度可以增加到16mm,但被切割部分的尺寸误差很大。


自问世以来,作为一种高科技激光技术,根据社会的不同需求,开发出适合各个行业的激光产品,如激光打印机、激光美容机、激光打标机、数控激光切割机、激光切割机以及其他产品。由于中国激光工业起步较晚,在技术研发方面与一些发达国家有很大差距。目前,国内激光产品厂家主要生产激光产品。一些关键部件如激光管、驱动电机、振动镜、对焦透镜等直到产品使用为止。这导致了更高的成本和消费者负担。


近年来,随着国内激光技术的进步,整机及部分零部件已逐步接近国外先进产品。在某些方面,甚至优于国外产品。加上技术优势,国内市场仍然占据主导地位。但在一些精密加工和设备、稳定性和耐性方面,国外先进产品仍具有绝对优势。



激光切割机,主要工作是激光管,所以我们需要了解激光管。


清楚地了解激光设备和激光管的重要性。下面就是用一种最常见的激光管来判断。二氧化碳激光管!


激光管是用硬玻璃制成的,所以它是一种易碎易碎的材料。要了解CO2激光管,首先要了解激光管的结构。例如,二氧化碳激光器是层状管结构,大部分是一层放电管。然而,二氧化碳激光放电管的直径甚至比激光管本身还要厚。放电管的厚度与光斑大小引起的衍射响应成正比,放电管的长度也与放电管的输出功率成正比。


在操作过程中激光切割机时,激光管会产生大量的热量,影响切割机的正常运行。因此,需要专门的区域冷却器来冷却激光管,以保证激光切割机在恒温下正常运行。cw-6200选用200w激光器,制冷量5.5kw;650W激光器宜cw-7800,制冷量可达23KW。


激光切割机原理-切割特点


激光切割的优点:


我的优势


由于激光的传输特性,激光切割机一般配备多台数控工作站,整个切割过程可全数控。在操作上,只需要改变数控程序,就可以适用于不同形状零件的切削,不仅可以进行二维切削,还可以实现三维切削。


优势Ⅱ摄入快速


功率1200W激光切割2mm厚低碳钢板,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,激光切割过程中无需夹紧固定材料。


优势Ⅲ-良好的切割质量


答:激光切割切口狭窄。狭缝的两边平行并垂直于表面。切割部分尺寸精度可达±0.05mm。


二:切割表面干净美观,表面粗糙度只有几十微米。甚至激光切割也可以作为最后的工序。零件无需加工即可直接使用。


3:激光切割后热影响区宽度小,切割缝附近的材料性能几乎不受影响,工件变形小,切割精度高,切割缝几何形状好,缝的横截面形状为规则矩形。表1显示了激光切割、氧乙炔切割和等离子切割方法的比较。切割材料为厚度为6.2毫米的低碳钢薄板。


优点四:非接触式切割


在激光切割过程中,火炬与工件之间没有直接接触,也没有刀具磨损。加工不同形状的零件不需要改变“刀具”,只需要改变激光的输出参数即可。激光切割过程噪音低、振动小、污染小。


优势Ⅴ-可提供切割材料


与氧乙炔切割和等离子切割相比,激光切割的材料种类很多,包括金属、非金属、金属和非金属基复合材料、皮革、木材和纤维。


激光切割机原理-切割方法


Ⅰ蒸汽切割


加工材料的去除主要是通过材料的蒸发。


在汽化切割过程中,工件工作台的温度在聚焦激光束的作用下迅速上升到汽化温度,大量的材料被汽化,形成的高压蒸汽以超音速向外喷射。同时,在激光活动区域形成“空穴”,激光束在空穴中多次反射,使激光对材料的吸收迅速增加。


在高速高压蒸汽喷射过程中,将间隙内的熔体同时吹出间隙,直至工件被切割。内部汽化切割主要取决于材料汽化的方式,因此所需的功率密度非常高,一般应达到8瓦/平方厘米以上的10次方。


激光通常使用气相切割来切割低燃点的材料,如木材、碳和某些塑料,以及耐火材料,如陶瓷。当用脉冲激光切割材料时,通常使用蒸汽切割方法。


熔体切割II反应


在切片。如果辅助气流不仅将熔体吹入切割间隙,而且还改变了与工件的热反应,则在切割过程中又增加了一个热源。这种切割称为反应熔合切割。通常与工件反应的气体是氧气或含氧的混合物。


当工件表面温度达到燃点温度时,会发生强烈的放热燃烧反应,可以大大提高激光切割的能力。对于低碳和不锈钢,燃烧放热反应提供60%的能量。对于活性金属,如钛,燃烧提供了大约90%的能量。


因此,反应熔合切割和激光汽化切割,一般熔合切割,所需的激光功率密度比较低,只有汽化切割的1/20,而是熔合切割的1/2。但是,在反应熔化切割中,内燃反应会使材料表面发生一些化学变化,从而影响工件的性能。


Ⅲ熔融切割


在激光切割过程中,如果加入带有激光束的同轴辅助吹塑系统,切割过程中的熔体去除不仅取决于材料本身的汽化,还主要取决于高速辅助装置的作用。在气流的作用下,熔体不断地被吹离切割缝。这种切割过程称为熔融切割。


在熔体切割过程中,不再需要将工件加热到汽化温度以上,因此可以大大降低所需的激光功率密度。根据材料熔化和蒸发的潜热比,熔化和切割所需的激光功率仅为蒸发切割法的1/10。


Ⅳ激光刻字


此方法主要用于:半导体材料;高功率密度的激光束用于切割半导体元件表面的浅凹槽,这削弱了半导体材料的结合力。激光切片的质量是通过表面碎片的大小和热影响区来衡量的。


Ⅴ冷切


这是近年来随着紫外波段高功率准分子激光器的出现而提出的一种新的处理方法。它的基本原理是紫外线光子具有与许多有机材料相似的能量,这种高能光子被用来撞击有机材料的化学键并使其断裂。从而达到切割的目的。这种新技术具有广阔的应用前景,特别是在电子行业,将得到广泛应用。


热应力VI切割


在激光束加热下,脆性材料的表面趋于产生较大的变形

强调。因此,它们可以被激光施加的应力点整齐而迅速地折断。这种切割过程被称为激光热应力切割。热应力切割的机理如下:激光束加热脆性材料的一定区域,产生明显的温度梯度。


当工件表面温度较高时,会发生膨胀。当工件内层温度较低时,防止膨胀,从而在工件表面产生拉应力。当这两种应力超过工件本身的极限断裂强度时。工件上会出现裂纹。使工件沿裂纹断裂。热应力切割速度约为m / s,这种切割方法适用于切割玻璃、陶瓷等材料。


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