汽化切割
在高功率密度激光束的加热下,材料表面温度升至沸点温度的速度是如此之快,足以避免热传导造成的熔化,于是部分材料汽化成蒸汽消失,部分材料作为喷出物从切缝底部被辅助气体流吹走。一些不能熔化的材料,如木材、碳素材料和某些塑料就是通过这种汽化切割方法切割成形的。
汽化切割过程中,蒸汽随身带走熔化质点和冲刷碎屑,形成孔洞。汽化过程中,大约40%的材料化作蒸汽消失,而有60%的材料是以熔滴的形式被气流驱除的。
激光切割加工烧边问题处理方法
解决方案
1.金属激光切割机在碳钢小孔切割时产生过烧的解决方法:在以氧气为辅助气体的碳钢切割中,解决问题的关键在于如何抑制氧化反应热的产生。可采用穿孔时辅助氧气,滞后切换为辅助空气或氮气来切割的方法。这种方法最1大可加工1/6厚板的小孔。低频率、高峰值输出功率的脉冲切割条件具有能减少热量输出的特点,有助于切割条件的优化。把条件设定为单一脉冲激光束、能量强度大的高峰值输出、低频条件,可有效减少穿孔过程中熔融金属在材料表面的堆积,有效抑制热量输出。
2.金属激光切割机在铝合金及不锈钢切割中的解决方法:在此类材料加工中,使用的辅助气体是氮气,在切割中是不会发生烧边,但是,由于小孔内侧材料的温度很高,内侧的挂渣现象将比较频繁。有效的解决方法是加大辅助气体的压力,将条件设为高峰值输出、低频率的脉冲条件。辅助气体使用空气时也和使用氮气时一样,是不会发生过烧的,但却很容易在底部出现挂渣,需要将条件设置为高辅助气体压力、高峰值输出、低频率的脉冲条件。
控制断裂切割
对于容易受热破坏的脆性材料,通过激光束加热进行高速、可控的切断,称为控制断裂切割。这种切割过程主要内容是:激光束加热脆性材料小块区域,引起该区域大的热梯度和严重的机械变形,导致材料形成裂缝。只要保持均衡的加热梯度,激光束可引导裂缝在任何需要的方向产生。
氧化熔化切割(激光火焰切割)
熔化切割一般使用惰性气体,如果代之以氧气或其它活性气体,材料在激光束的照射下被点燃,与氧气发生激烈的化学反应而产生另一热源,使材料进一步加热,称为氧化熔化切割。
由于此效应,对于相同厚度的结构钢,采用该方法可得到的切割速率比熔化切割要高。另一方面,该方法和熔化切割相比可能切口质量更差。实际上它会生成更宽的割缝、明显的粗糙度、增加的热影响区和更差的边缘质量。激光火焰切割在加工精密模型和尖角时是不好的(有烧掉尖角的危险)。可以使用脉冲模式的激光来限制热影响,激光的功率决定切割速度。在激光功率一定的情况下,限制因数就是氧气的供应和材料的热传导率。