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激光切割技术_太原激光切割铁板

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激光切割技术


1.激光切割技术基本概念激光切割是利用高能量密度的激光束作为“切割工具”对材料进行热切割的一种材料加工方式,是激光加工行业中最重要的一项应用技术。1971年用CO2激光切割包装用夹板,首次开辟了激光切割在工业领域中的应用。随着激光切割设备的不断更新和切割工艺的日益先进,激光切割技术可实现各种金属,非金属板材及众多复杂零件的切割,在汽车工业,航空航天,国防等领域获得了广泛应用。

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2.激光切割技术基本原理和分类   


2.1 激光切割技术基本原理在激光束能量作用下,材料表面被迅速加热到几千至上万度而熔化或气化,随着气化物逸出和熔融物体被辅助高压气体吹走,达到切割材料的目的。脉冲激光适用于金属材料,连续激光适用于非金属材料。


2.2激光切割技术的分类激光切割可分为:激光气化切割,激光熔化切割,激光氧化切割和激光划片与控制断裂四类。


(1)激光气化切割:利用高能量密度的激光束加热工件,使温度迅速上升,在非常短的时间内达到材料的沸点,材料开始气化,形成蒸气。这些蒸气的喷出速度很大,在蒸气喷出的同时,在材料上形成切口。材料的气化热很大,所以激光气化切割时需要很大的功率和功率密度。激光气化切割多用于极薄金属材料和非金属材料的切割。


(2)激光熔化切割:激光加热使金属材料熔化,然后通过与光束同轴的喷嘴吹非氧化性气体,依靠气体的强大压力使液态金属排出,形成切口。激光熔化切割不需要使金属完全气化,所需能量只有气化切割的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)激光氧化切割:原理类似于氧-乙炔切割。是用激光作为预热热源,用氧气等活性气体作为切割气体。喷吹出的气体与切割金属发生作用,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,在金属中形成切口。由于切割过程中的氧化反应产生了大量的热,所以激光氧化切割所需要的能量只是熔化切割的1/2,而切割速度远远大于激光气化切割和熔化切割。激光氧化切割主要用于碳钢,钛钢以及热处理等易氧化的金属材料。


(4)激光划片与断裂控制:激光划片是利用高能量密度的激光束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。断裂控制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。 

3.激光切割的工艺特点和应用范围 

   3.1 激光切割工艺特点 

 (1)切割质量好,精细 

   由于激光光斑小,激光切割切口细窄,切割表面光洁,热影响区宽度很小,变形小,切割零件的尺寸精度可达±0.05mm,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。 

   (2)切割效率高 

    由于激光的传输特性,激光切割机上一般配有数控工作台,整个切割过程可全部实现数控。操作时,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,又可实现三位切割。材料在激光切割时不需要装夹固定,既可节省工装夹具,又节省了上,下料的时间。 

(3)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”,只需要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。 

(4)切割材料的种类多 

     激光切割材料包括金属,非金属,金属基和非金属基复合材料,皮革,木材及纤维等。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。  

   (5) 缺点:激光切割由于受激光器功率和设备体积的限制,激光切割只能切割中、小厚度的板材和管材,而且随着工件厚度的增加,切割速度明显下降。 

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3.2 激光切割的应用 

在材料方面受激光器功率和设备体积的限制,激光切割只能切割中,小厚度的板材和管材,而且随着工件厚度的增加,切割速度明显下降。激光切割设备费用高,一次性投资大。大多数激光切割机都由数控程序进行控制操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,激光切割技术主要用于特种航空材料的切割,如钛合金、铝合金、镍合金、铬合金、不锈钢、氧化铍、复合材料、塑料、陶瓷及石英等。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。不仅可以切割硬度高、脆性大的材料,如氮化硅、陶瓷、石英等;还能切割加工柔性材料,如布料、纸张、塑料板、橡胶等,如用激光进行服装剪裁,可节约衣料10%~12%,提高功效3倍以上。

    

适合采用CO2激光切割的产品大体上可归纳为三类:


**类:从技术经济角度不宜制造模具的金属钣金件,特别是轮廓形状复杂,批量不大,

一般厚度;12mm的低碳钢、;6mm厚的不锈钢,以节省制造模具的成本与周期  。已采用的典

           

               

           

                型产品有:自动电梯结构件、升降电梯面板、机床及粮食机械外罩、各种电气柜、开关柜、纺织机械零件、工程机械结构件、大电机硅钢片等。


第二类:装饰、广告、服务行业用的不锈钢(一般厚度3mm)或非金属材料(一般厚度20mm   )

的图案、标记、字体等。如艺术照相册的图案,公司、单位、宾馆、商场的标记,车站、码头、公共场所的中英文字体。

           

第三类:要求均匀切缝的特殊零件。最广泛应用的典型零件是包装印刷行业用的模切版,

它要求在20mm厚的木模板上切出缝宽为0.7~0.8mm

         

                                                     

联系地址:山西省太原市万柏林区东社高速路口上庄街146号                                                                                                    关于我们        在线留言
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