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盘点激光切割机原理和优势


发布时间:

2023-01-31

作者:

新天科技

资料来源:

新天科技

激光切割机在教学、军事、工业上应用非常广泛,因为激光切割机切割质量高,切割效率高。激光切割机可以切割金属与非金属,大族超能激光切割机主要应用于金属材质的切割,那么激光切割机的原理是什么呢?

 

激光切割机在教学、军事、工业上应用非常广泛,因为激光切割机切割质量高,切割效率高。激光切割机可以切割金属与非金属,大族超能激光切割机主要应用于金属材质的切割,那么激光切割机的原理是什么呢?

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材表面时释放的能量。金属板熔化,炉渣被气体吹走。由于激光功率如此集中,只有少量的热量传递到金属板的其他部分,造成很少或根本没有变形。复杂形状的毛坯可以用激光非常精确地切割,切割后的毛坯不需要进一步加工。
激光源一般采用二氧化碳激光束,工作功率为500—5000瓦。这一功率水平低于许多家用电加热器的要求,激光束通过透镜和反射镜聚焦在一个小区域内。高浓度的能量使快速的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进行切割,8—10mm厚度的不锈钢可以通过向激光束中添加氧气进行切割,但加氧切割后会在切割表面形成一层薄薄的氧化膜。切割的最大厚度可增加到16mm,但切割零件的尺寸误差较大。
作为高科技的激光技术,自问世以来,就一直针对不同的社会需求研发出适合各行业的激光产品,如激光打印机,激光美容机,激光打标数控激光切割机机,激光切割机等产品,由于国内激光产业起步较晚,在技术研发上很大程度落后于一些发达国家,目前国内的激光产品生产厂家生产出来的激光产品,一些关键的零配件如激光管,驱动马达,振镜,聚焦镜等还是采用进品的。这造成了成本的上升,也加重了消费者的负担。
年来,随着国内激光技术的进步,整机和部分零部件的研发和生产已逐步向国外先进产品靠拢。在某些方面甚至优于国外产品,再加上捷格的优势,它在国内市场仍占据主导地位。不过,在精密加工和设备、稳定性和续航力方面,国外先进产品仍占有绝对优势。
激光切割机原理—原理。
在激光切割机中,主要工作是激光管,所以我们有必要了解激光管。
大家都知道激光管在激光设备中的重要性,下面我们就用最常见的激光管来进行判断。二氧化碳激光管。
激光管的成分是由硬质玻璃制成的,所以它是一种易碎、易脆的物质。要想了解CO2激光管,首先要了解激光管的结构。像这样的二氧化碳激光器使用的是分层的套筒结构,最里面的一层是放电管。然而,二氧化碳激光放电管的直径比激光管本身厚。放电管的厚度与光斑大小引起的衍射反应成正比,放电管的长度也与放电管的输出功率有关。样的比例。
在激光切割机的运行过程中,激光管会产生大量的热量,影响切割机的正常运行。因此,需要一个特殊区域的冷水机来冷却激光管,以保证激光切割机能在恒定的温度下正常工作。200W激光器可使用CW-6200,制冷量为5.5 KW。650W激光器使用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:。
优势一——效率高。
于激光器的传输特性,激光切割机一般配备多个数控工作台,整个切割过程可实现全数字化控制。操作过程中,只需要改变数控程序,就可以适用于不同形状零件的切割,既可以实现二维切割,也可以实现三维切割。
优势二——速度快。
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。激光切割时不需要对材料进行夹持和固定。
优势三——切割质量好。
1:激光切割狭缝细而窄,狭缝两侧平行且垂直于被切割表面,被切割零件的尺寸精度可达±0.05 mm。
二:切削表面光滑美观,表面粗糙度仅为几十微米。即使是激光切割,也可以作为最后一道工序,无需加工,零件可以直接使用。
三:材料经过激光切割后,热影响区的宽度很小,且狭缝附近材料的性能几乎不受影响,而且工件变形小,切割精度高,狭缝的几何形状好,狭缝的横截面形状比较光滑。规则矩形。比较了激光切割、氧乙炔切割和等离子切割方法见表1。切割材料为6.2mm厚的低碳钢板。
优点Ⅳ-无接触切削。
激光切割时,焊炬与工件之间没有直接接触,也没有刀具磨损。要加工不同形状的零件,不需要改变“刀具”,只需要改变激光器的输出参数。激光切割过程噪音低,振动小,污染小。
优势五——很多材料都可以切割。
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、金属基和非金属基复合材料、皮革、木材和纤维等。
激光切割机原理—切割方法。
自定义切割。
这意味着被处理材料的去除主要是通过蒸发材料来进行的。
汽化切割过程中,工件表面的温度在聚焦激光束的作用下迅速上升到汽化温度,大量材料汽化,形成的高压蒸汽以超音速向外喷射。同时在激光作用区域内形成一个“孔”,激光束在孔内被多次反射,使材料对激光的吸收迅速增加。
在高速喷射高压蒸汽的过程中,狭缝中的熔体同时被吹离狭缝,直至工件被切断。本征汽化切割主要是通过对材料进行汽化来进行的,因此对功率密度的要求很高,一般应达到每平方厘米108瓦以上。
汽化切割是激光切割一些低燃点材料(如木材、碳和一些塑料)和耐火材料(如陶瓷等)的常用方法。用脉冲激光切割材料时,也经常使用汽化切割。

 

Ⅱ反应熔化切割

在熔化切割中.如果辅助气流不仅仅是把切缝内的熔融物吹走,而且还能够与工件发生改热反应,使切割过程增加另—热源,这样的切割称为反应熔化切割。通常能与工件发生反应的气体是氧气或含有氧气的混合气休。

当工件表面温度达到燃点温度时,就会发生强烈的燃烧放热反应,可大大提高激光切割的能力。对于低碳钢和不锈钢,燃烧放热反应提供的能量是60%。对于钛等活性金属,燃烧提供的能量大约是90%。

因此,反应熔化切割与激光汽化切割、—般熔化切割相比,所需的激光功率密度更低,仅为汽化切割的1/20,熔化切割的1/2。然而,在反应熔化切割中,内于燃烧反应会使材料表面发生一些化学变化,从而对工件的性能会有影响。

Ⅲ熔化切割

在激光切割过程中,如果增加一个与激光束同轴的辅助吹气系统,使切割过程中熔融物的去除不是单靠材料汽化本身,而主要是依靠高速辅助气流的吹动作用,将熔融物连续不断地从切缝中吹走,这样的切割过程称为熔化切割。

在熔化切割过程中,工件温度不再需要被加热到汽化温度以上,因此所需的激光功率密度可大大降低。由材料熔化与汽化的潜热比可知,熔化切割所需激光功率仅为汽化切割方法的1/10。

Ⅳ激光划片

这种方法主要用于:半导体材料;利用功率密度很高的激光束在半导体构料工件表面划出—个个浅的沟槽,由于这种沟槽削弱了半导体材料的结合力.可通达机械的方法或振动的方法使其断裂。激光划片的质量用表面碎片和热影响区的大小来衡量。

Ⅴ冷切割

这是一种新型加工方法,是随着最近几年紫外波段的高功率准分子激光器的出现而提出来的。它的基本原理:紫外光子的能量同许多有机材料的结合能相近,用这样的高能光子去撞击有机材料的结合键并使其破裂。从而达到切割的目的。这种新技术具有广阔的应用前景,持别是在电子行业中的应用会很广。

Ⅵ热应力切割

脆性材料在激光束的加热下.其表面易产生较大的应力.从而能够整齐、迅油地通过激光加热的应力点引起断裂.这样的切割过程称为激光热应力切割。热应力切割的机理为:激光束加热脆性材料的某一区域.使其产生明显的温度梯度。

工件表面温度较高要发生膨胀.而工件内层温度较低要阻碍膨胀,结果在工件表面产生拉应力.内层产生径向的挤压应力。当这两种应力超过工件本身的断裂极限强度时。便会在工件上出现裂纹。使得工件沿裂纹断开。热应力切割的速度—股为m/s量级。这种切割方法适用于切割玻璃、陶瓷等材料。

总结:激光切割机是利用激光特性以及镜片聚焦使能量集中将材料表面融化或气化的一种切割技术。可以做到切割质量好、速度快、切割材料多、效率高等优点。

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