激光切割用不可见的光束代替了传统的机械工具。它具有精度高、切割速度快、切割方式不受限制、自动出料、切割平稳、加工成本低等优点,将逐步改进或取代传统的金属切割设备。激光加工作为一种新的加工方法,具有加工精度高、速度快、操作简单、自动化程度高等优点。与传统切割方式相比,玻璃激光切割机不仅价格低、耗材少,而且没有机械压力,工件,切割效果好,精度高,切割速度快,操作安全,维护简单。
一、激光切割机工作原理
在激光切割机中,它的主要工作是激光管,所以要了解激光管。大家都很清楚激光管在激光设备中的重要性。这里我们就用最常见的激光管来判断一下。二氧化碳激光管!
激光管是硬玻璃做的,所以是易碎易裂的材料。要了解CO2激光管,首先要了解激光管的结构。这样的CO2激光器都采用层套结构,最里面是一层放电管。然而,二氧化碳激光器的放电管的直径比激光管本身的直径要粗。放电管的厚度与光斑大小引起的衍射反应成正比,管的长度与放电管的输出功率成正比。
激光切割机在运行过程中,激光管会产生大量的热量,影响切割机的正常运行。因此需要专门的水冷器对激光管进行冷却,以保证激光切割机在恒温下正常工作。200W的CW-6200激光就够了,制冷量5.5KW,60 W激光要用CW-7800,制冷量可以达到23KW。
二、激光切割机工作原理——切割优势特点
激光切割的优势:
1.高效率
由于激光的传输特性,激光切割机配备了多个数控工作台,整个切割过程都可以数控。操作上,只需改变数控程序,即可适用于不同形状的零件切割,既有二维切割,也有三维切割。
2.速度。
功率为1200W的激光可切割2mm厚的低碳钢板,切割速度可达600cm/min。5mm厚聚丙烯树脂板切割速度可达1200cm/min。激光切割时,材料不需要夹紧和固定。
3.良好的切割质量
激光切割狭缝较窄,狭缝两侧平行且垂直于表面,切割零件的尺寸精度可达0.05 mm,切割表面光滑美观,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,不需要机械加工,零件可以直接使用。激光切割后,热影响区的宽度很小,切割缝附近的材料性能几乎不受影响。而且工件变形小,切割精度高,切割缝的几何形状好,切割缝的横截面形状呈正矩形。激光切割、氧乙炔切割和等离子切割的比较见表1。切割材料为6.2毫米厚的低碳钢板。
4.切割非接触
在激光切割过程中,割炬和工件之间没有直接接触,也没有工具磨损。加工不同形状的零件时,不需要换“刀具”,只需要改变激光的输出参数即可。激光切割过程噪音低、振动小、污染小。
5.切割材料很多。
与氧乙炔切割和等离子切割相比,激光切割材料种类繁多,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。
三、激光切割机工作原理——切割方式
1.汽化切割
这意味着被加工材料的去除主要通过蒸发材料来进行。在汽化切割过程中,工件表明,在聚焦激光束的作用下,温度迅速上升到汽化温度,大量物质汽化,形成的高压蒸气以超音速向外喷射。同时在激光作用区域形成一个“洞”,激光束在洞中多次反射,使材料对激光的吸收迅速增加。在高压蒸汽高速注射的过程中,狭缝中的熔体同时被吹离狭缝,直到工件被切断。内部汽化切割主要是通过汽化材料来进行的,所以需要的功率密度很高,一般要达到每平方厘米10瓦以上的功率。汽化是激光切割一些燃点低的材料(如木材、碳和一些塑料)和耐火材料(如陶瓷)的一种方法。用脉冲激光切割材料时,常采用汽化切割法。
2.反应熔化切割
在熔体切割中,如果辅助气流不仅吹走狭缝中的熔体,还能与工件发生反应,增加切割过程中的另一个热源,这样的切割称为反应熔体切割。通常,能与工件反应的气体是氧气或含氧的混合物。当工件表面温度达到点火温度时,会发生强烈的燃烧放热反应,可以大大提高激光切割能力。对于低碳钢和不锈钢,放热燃烧反应提供的能量为60%。对于钛等活性金属,燃烧提供的能量约为90%。因此,与激光汽化切割和普通熔化切割相比,反应熔化切割所需的激光功率密度更低,仅为汽化切割的1/20和熔化切割的1/2。但是,在反应熔化切割中,内部燃烧反应会引起材料表面的一些化学变化,从而影响工件的性能
3、熔化和切割
在激光切割过程中,如果加入与激光束同轴的辅助吹气系统,切割过程中熔体的去除将不仅仅依靠材料汽化本身,而主要依靠高速辅助气流的吹气作用将熔体连续吹离狭缝。这种切割过程称为熔化切割。在熔化和切割过程中,工件温度不再需要加热到汽化温度以上,因此所需的激光功率密度可以大大降低。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。
4.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。
5.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。
6.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:玻璃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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