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发bu时间:2021-02-28 16:04:11

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激guang切割原li

  guang纤激guang切割机利用经聚焦的gao功率密度激guang束照射gongjian,使bei照射的材liao迅速熔化、汽化、烧蚀或达到燃点,同时借助与guang束同轴的gao速气流chui除熔融wu质,从er实xian将gongjian割开,激guang切割属yu热切割方法之一,其gong作原litu如xiatu示[1]。

[1]陈jia璧,彭润玲,等.激guang原li及应用[J]. 电子gong业出版she,2008:174.

guang纤激guang切割的gong艺参数及规律

激guang切割的分类
  

1)汽化切割
  利用
gao能密度的激guang束加热gongjian。在短的时间内汽化,形成蒸气。在材liao上形成切kou。材liao的汽化热一般hen大,所以激guang汽化切割时需要大的功率和功率密度。
  激guang汽化切割多用yu极薄金属材liao和
非金属材liao(如纸、bu、木材、塑liao和橡皮等)的切割。
  

2)熔化切割
  激guang熔化切割时,用
激guang加热使金属材liao熔化,喷嘴喷chui非氧化性气体(ya气、hai气、氮气等),依靠气体的强大压力使液tai金属pai出,形成切kou。所需能量约为汽化切割的1/10。
  激guang熔化切割主要用yu一些不易氧化的材liao或活性金属的切割,如不锈钢、钛、lv及xiang关合金等。
  

3)氧气切割
  它shi用激guang作为预热热源,用
氧气等活性气体作为切割气体。喷chui出的气体一方mian与切割金属作用,发生氧化反应,fang出大量的氧化热;ling一方mian把熔融的氧化wu和熔化wu从反应quchui出,er切割速度一般大yu激guang汽化切割和熔化切割。
  激guang氧气切割主要用yu碳钢、钛钢以及热处li钢等易氧化的金属材liao。

 

激guang切割的xiang关gong艺参数

guang纤激guang切割的gong艺参数及规律


 

激guang功率及guang束聚焦特性

激guang输出功率

  激guang输出功率直接影响激guang切割机的性能。通常,随ban厚的zeng加,所需的激guang功率也越大。在同种同厚度ban材切割中,激guang输出功率越大,切割速度越kuai,切割duanmian也越guang滑;但在输出功率萬anê螅?懈钏俣葂u和材liao材质及其厚度吻合hao,此时才能达到最hao的切割效果,速度guokuai和guo慢都会影响激guang切割的效果。 

            

激guang输出模式

  单模shi指在一条guang纤上运行一种波chang的模tai,多模shi指在一条guang纤线上运行一种以上波chang的模tai。通常,单模激guangguang束质量hao,形成的guang斑小,shi合进行微加gong及薄ban切割,且加gong精度gao;多模激guang则shi合金属焊接、gong业零部jian热处li及不锈钢、lv、钢材等厚ban材liao的gao质量切割。 

 

激guang输出及guang束聚焦特性

焦点大小及焦shenchang度

  在激guang切割中,焦点位置对材liao的切割效果影响hen大,不同的材质或厚度,激guang切割时对应不同的焦点位置。

  激guang切割中,焦点大小焦shenshi影响切割效果和效率的重要因素之一。guang束经短焦距聚焦jing后guang斑謆en秞iang对较小、焦shen短,焦点处功率密度hengao,则觴in鹹ugao速切割薄型材liao,且切割精度gao。经chang焦距toujing后,焦点有较chang的焦shen,但焦点謆en秞iang对较大,只要具有足gou功率密度,则比较shi合切割厚gongjian。

 

焦点位置

通常焦点位置

与切割mian的关系

guang纤激guang切割的gong艺参数及规律

 

小结

  切割薄ban时,焦点一般在gongjian表mian处;切割厚ban时,不锈钢焦点通常shen入ban内约为ban厚的1/3—1/4处,处yu负li焦距fan围;碳钢时,焦点在其banmian上方,莥i鎎an厚度的zeng加焦点越远libanmian,处yuzhengli焦fan围。

 

辅助气体及pei置

激guang切割机的中,与激guang输出同轴的辅助气体不但kechuizou割缝内的熔渣,huai能ling却加gongwu体表mian,减少热影响qu,ling却聚焦toujing,防止烟尘进入toujingzuo内污染jing片bing导致jing片guo热。

气体种类与压力的选择对切割gong艺也有重要的影响。选择辅助气体的种类及xiang应气压大小的匹pei将对切割的性能,包kuo切割的精度、速度及切割厚度等都会chan生一定的影响。

气体种类        

  一般qing况xia,激guang切割guo程都需要使用辅助气体,气体的选择xu根据不同的材质来萬anā<?uang切割中通常使用的辅助气体有氧气、氮气、空气等,其效果及功能如xia:

1、氧气 
  主要用yu激guang切割机切割碳钢。利用氧气反应热大幅miantigao切割效率的同时,chan生的氧化膜会tigao反射材liao的guang束guang谱吸收因数。切kouduanmian发黑或者暗黄色。 
  主要shi用压延钢材,溶接gou造用压延钢材,机械gou造用碳钢,gao张力版,gong具ban,不锈钢,电镀钢ban,铜,铜合金等。

2、氮气 
  一些金属在切割的时hou采用氧气会在切割mian上形成氧化膜,采用氮气就ke以进行防止氧化膜出xian的无氧化切割。无氧化切割mian具有ke以直接进行熔接、涂抹,耐fu蚀性强等特点。切kouduanmian发白。
  主要shi用的ban材有不锈钢,电镀钢ban,黄铜,lv,lv合金等。

3、空气 
  空气keyou空气压缩机直接ti供,所以与其他气体xiang比价格非常便yi。虽然空气中大约han有20%的氧气,但shi切割效率远不及氧气,切割能力与氮气xiang近。切割mian会出xian微量氧化膜,但ke作为防止涂膜ceng脱落的一xiangcuo施。切kouduanmian发黄。
  主要shi用的材liao觴in粒琹v合金,不锈铜,黄铜,电镀钢ban,非金属等。

4、ya气 
  ya气为惰性气体,在激guang切割机切割中用yu防止氧化和氮化,在熔接中也使用,与其他加gong气体xiang比,价格粳稻,xiang应zeng加成ben。切kouduanmian发白。

  主要shi用的材liaoshi钛,钛合金等。

 

辅助气体及pei置

气压大小及gao、低压    

  一般使用氧气切割普通碳钢,低压打孔,gao压切割;使用空气切割非金属,低压和gao压的压力ke调为一样;使用氮气切割不锈钢等,低压氧气打孔。

  激guang切割对辅助气流的jiben要求shi:进入切kou的气流量大、速度gao,以便有足gou的动量将熔融材liao喷射带出。辅助气体纯度越gao,切割的质量越hao。

  在确保辅助气体纯度的前tixia,气压的大小也shihen重要的因素。如果辅助气体的压力匹pei不shi当,也会对切割效果造成一定影响。激guang切割guo程中,如果压力不足,gongjian切割mian处就会chan生熔渍,粗cao度zeng大且切割速度无法ti升,从er影响零jian的切割效果;如果气压偏大,气流guo猛,会造成切割断mian粗cao度zeng大,切割缝biankuan,籫ou岬贾虑卸喜糠秩刍??薹ㄐ纬闪糷ao的切割质量。通常,随zhou所切ban材厚度的zeng加,所需辅助气体的气压也逐渐zeng大。

guang纤激guang切割的gong艺参数及规律

辅助气体压力对切割质量的影响

 

辅助气体及pei置

喷嘴选型

  喷嘴的大小及种类等对切割质量和穿孔质量有重要的影响,其不仅ke防止熔渍杂wu往上穋hui?廴揪劢筳ing,huai具有kong制辅助气体扩散mian积及大小等作用。切割材liao时,喷嘴guo大或guo小都会影响切割效果。切割时,需根据具体ban材材质,ban厚来具体选pei。xia表、tu分别为liang组pei置喷嘴的切割对说明及不同类型喷嘴示意tu。

guang纤激guang切割的gong艺参数及规律


 guang纤激guang切割的gong艺参数及规律

小结:

  一般来说,喷嘴孔径大小的选pei随切割ban材厚度的zeng加erzeng大;小孔径喷嘴ketigao切割精度,大孔径喷嘴则觴in鹹u切割较厚ban材;通常,不锈钢、lv合金等切割采用单ceng喷嘴,碳钢、结gou钢等切割采用复合喷嘴。

 

切割材liao性能

材liao种类

不同材liao对guang不同波段的吸收程度不同。当前,多数guang纤激guang器的输出波chang为1.064微米,ergai波段的激guang非常觴in鹹u金属材liao的吸收,因erguang纤激guang在金属切割、焊接等加gong领yu展xian出了优越的能力bing得到了广泛的应用。

目前,通常采用guang纤激guang加gong(切割)的金属材liao主要有xiamian几种:

不锈钢:激guang对切割不锈钢来说shi个非常有效的加gonggong具。在kong制hao激guang切割gong艺参数的qing况xia,ke使切边热影响quhen小,且切割速度kuai、效果hao。

碳钢:激guang的碳钢切割shi利用激guang的氧化熔化切割机制,其切缝kekong制在man意的kuan度fan围,对碳钢ban的最大ke切厚度为20mm。

lv及合金:lv为gao反射材liao,纯lv因为其gao纯度切割膞un冉洗螅籰v合金youyu其成分差yi,切割效果差别较大。lv切割属yu激guang的熔化切割机制,辅助气体主要起从切割quchuizou熔融wu的作用,通常ke获得较hao的切mian质量。

铜及合金:铜具有gao反射率和良hao热传导性。黄铜(铜合金)使用较gao激guang功率加辅助气体,ke以对较薄的ban材进行切割;zi铜 (纯铜)youyu太gao的反射率,连xu激guanghen难切割,mai冲激guangke以切割较薄的ban材。

钛及合金:纯钛能henhao耦合聚焦激guang束转化的热能,激guang切割蔮eiㄖ??逋ǔ2捎脃a气和氮气,以防止与氧反应chan生guo烧。

 

切割材liao性能

材liao厚度

  激guang切割碳钢ban的厚度ke达20mm;厚度6mm以xia的不锈钢ke以进行激guang切割;黄铜、lv合金薄banke以用氮气切割,厚banke以用氧气切割。通常,激guang功率越大ke切割同种材liao的厚度就xiang对越大;随ban材厚度zeng加,gao反材liao切割膞un戎鸾ゴ蟆?iatu为一台500wguang纤激guang器切割不同厚度、不同材謘hi保?杂ψ钣徘懈钚Ч?钡暮穸取?懈钏俣鹊亩杂?叵怠Ⅻ/span>

guang纤激guang切割的gong艺参数及规律

分析:        

  youyu不同种材liao对guang纤激guang切割机吸收率不同,因er对同等厚度的不同材质的材liao有不同的切割速度。受激guang器功率影响,不同厚度的同种材liao,切割的速度及效果也有显著不同。切割辅助气体在切割中也会对切割gong艺chan生一定的影响。

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