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0431-81702023
光學工程
激光切割的特性
1.激光切割的切縫窄,工件變形小。
激光束聚焦成很小的光點,使焦點處達到很高的功率密度。這時光束輸入的熱量遠遠超過被材料反射、傳導或擴散的部分,材料很快加熱至汽化程度,蒸發形成孔洞。隨著光束與材料相對線性移動,使孔洞連續形成寬度很窄的切縫。切邊受熱影響很小,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汽體。鋼切割時利用氧作為輔助汽體與熔融金屬產生放熱化學反應氧化材料,同時幫助吹走割縫內的熔渣。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汽體。進入噴嘴的輔助汽體還能冷卻聚焦透鏡,防止煙塵進入透鏡座內污染鏡片并導致鏡片過熱。
大多數有機與無機材料都可以用激光切割。在工業制造系統占有份量很重的金屬加工業,許多金屬材料,不管它是什么樣的硬度,都可以進行無變形切割。當然,對高反射率材料,如金、銀、銅和鋁合金,它們也是好的傳熱導體,因此激光切割很困難,甚至不能切割。
激光切割無毛刺、皺折、精度高,優于等離子切割。對許多機電制造行業來說,由于微機程序控制的現代激光切割系統能方便切割不同形狀與尺寸的工件,它往往比沖切、模壓工藝更被優先選用;盡管它加工速度還慢于模沖,但它沒有模具消耗,無須修理模具,還節約更換模具時間,從而節省了加工費用,降低了生產成本,所以從總體上考慮是更合算的。
另一方面,從如何使模具適應工件設計尺寸和形狀變化角度看,激光切割也可發揮其精確、重現性好的優勢。作為層疊模具的優先制造手段,由于不需要高級模具制作工,激光切割運轉費用也并不昂貴,因此還能明顯的降低模具制造費用。激光切割模具還帶來的附加好處是模具切邊會產生一個淺硬化層(熱影響區),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力優勢,由于提高了鋸片使用壽命。
2.激光切割是一種高能量、密度可控性好的無接觸加工。
激光束聚焦后形成具有極強能量的很小作用點,把它應用于切割有許多特點。首先,激光光能轉換成驚人的熱能保持在極小的區域內,可提供(1)狹的直邊割縫;(2)最小的鄰近切邊的熱影響區;(3)極小的局部變形。其次,激光束對工件不施加任何力,它是無接觸切割工具,這就意味著(1)工件無機械變形;(2)無刀具磨損,也談不上刀具的轉換問題;(3)切割材料無須考慮它的硬度,也即激光切割能力不受被切材料的硬度影響,任何硬度的材料都可以切割。再次,激光束可控性強,并有高的適應性和柔性,因而(1)與自動化設備相結合很方便,容易實現切割過程自動化;(2)由于不存在對切割工件的限制,激光束具有無限的仿形切割能力;(3)與計算機結合,可整張板排料,節省材料。
3.激光切割具有廣泛的適應性和靈活性。
與其它常規加工方法相比,激光切割具有更大的適應性。
首先,與其他熱切割方法相比,同樣作為熱切割過程,別的方法不能象激光束那樣作用于一個極小的區域,結果導致切口寬、熱影響區大和明顯的工件變形。激光能切割非金屬,而其它熱切割方法則不能。
(1)氧-可燃體(如乙炔)切割。這種方法主要用于切割低碳鋼,由于它熱輸入影響大,切割速度低,很少被用來切割20MM以下要求尺寸精確的材料。 
(2)等離子切割。切割速度明顯快于氧乙炔切割,但切割質量較差,切邊頂部呈圓頭狀,切邊明顯起波浪形,還要防止電弧產生的紫外線輻射。它稍優于激光切割之處在于適合切割較厚鋼板和對光束反射率高的鋁合金等。 
(3)模沖。大量生產零件用模沖方法成本低,生產周期短。但它對設計上的變化的適應性很差,新的模具需要長時間設計,造價高,對中、小規模的生產來說,激光切割的特點就會充分顯示。另外,激光程控切割便于工件緊密編排,節省材料,而模沖則需要每個工件周圍預留材料。 
(4)復雜零件分段沖切。一般情況下,沖床經常要沖切比模具尺寸大得多的工件,有些工件還很復雜,這就導致切邊呈許多小貝殼狀刃口,需要第二次預備性加工整修。另外沖頭會形成比激光切割寬得多的切口,產生大量鐵屑。 
(5)鋸切。切割薄金屬,其速度明顯比激光切割慢,而且激光作為一個靈活的無接觸、仿形切割工具,可從材料的任何一點開始切向任何方向切割。這一點,鋸切是難以做到的。 
(6)電加工。一般,有利用電腐蝕或熔解效應的電火花和電化學加工兩種方法,用于堅硬材料的精細加工,切口粗糙度較好,但切割速度要比激光切割速度慢幾個數量級。 
(7)水切割。可切割許多金屬材料,但費用很高。

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