激光切割的廣泛應(yīng)用:
激光切割加工是隨著制造技術(shù)不斷改進而產(chǎn)生的,是利用能量聚焦原理來發(fā)揮作用,在技術(shù)的、標(biāo)準(zhǔn)的推動下,社會對精密儀器、模具制造、產(chǎn)品加工方面的要求更加精益求精,因此,激光切割的出現(xiàn)恰恰能夠滿足人們的需要,此外,通過與計算機、機器人相關(guān)設(shè)施的配套,激光切割更標(biāo)準(zhǔn)。激光切割加工能夠保持切割垂直型,方向性,切割的切口大小能夠準(zhǔn)確抱我,同時能夠保持切割口表面的光滑與穩(wěn)定等等,激光切割的應(yīng)用涉及到各個方面。
激光切割在金屬制造、切割方面更是應(yīng)用廣泛,利用銅、鈦等金屬,還包括新材料、合成加工產(chǎn)品等,在新材料產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展的階段,對激光切割的應(yīng)用更加重要,在飛機制造、航天器械的制造等,這些需要精密制造的相關(guān)器械。
激光束聚焦成很小的光點其小直徑可小于0.1mm),使焦點處達到很高的功率密度可超過106W/cm2)。這時光束輸入(由光能轉(zhuǎn)換)的熱量遠遠超過被材料反射、傳導(dǎo)或擴散部分,材料很快加熱至汽化濕度,蒸發(fā)形成孔洞。隨著光束與材料相對線性移動,使孔洞連續(xù)形成寬度很窄(如0.1mm左右)的切縫。切邊熱影響很小,基本沒有工件變形。
切割過程中還添加與被切材料相適合的輔助氣體。鋼切割時得用氧作為輔助氣體與溶融金屬產(chǎn)生放熱化學(xué)反應(yīng)氧化材料,同時幫助吹走割縫內(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氣體。進入噴嘴的輔助氣體還能冷卻聚焦透鏡,防止煙塵進入透鏡座內(nèi)污染鏡片并導(dǎo)致鏡片過熱。
大多數(shù)有機與無機物都可以用激光切割。在工業(yè)制造占有分量很重的金屬加工業(yè),許多金屬材料,不管它具有什么樣的硬度,都可進形無變形切割(目前使用的激光切割系統(tǒng)可切割工業(yè)用鋼的厚度已可接近20mm)。當(dāng)然,對高反射率材料,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(某些難切割材料可使用脈沖波激光束進行切割,由于極高的脈沖波峰值功率,會使材料對光束的吸收系數(shù)瞬間急劇提高)。
激光切割加工無毛刺,皺折、精度高,優(yōu)于等離子切割。對許多機電制造行業(yè)來說,由于微機程序的現(xiàn)代化激光切割系統(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;盡管它加工速度慢于模沖,但它沒有模具消耗,無需修理模具,還節(jié)約更換模具時間,從而節(jié)省加工費用,降低產(chǎn)品成本,所以從總體上講在經(jīng)濟上更為合算。
另一方面,從如何使模具適應(yīng)工件設(shè)計尺寸和形狀變化角度看,激光切割也可發(fā)揮其重現(xiàn)性好的優(yōu)勢。作為層疊模具的優(yōu)先制造手段,由于不需要模具制作工,激光切割運轉(zhuǎn)費用也并不昂貴,因此還能顯著地降低模具制造費用。激光切割模具還帶來的附加好處是模具切邊會產(chǎn)生一個淺硬化層(熱影響區(qū)),提高模具運行中的耐磨性。激光切割的無接觸特點給圓鋸片切割成形帶來無應(yīng)力優(yōu)勢,由此提高了使用壽命。
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