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激光切割机的简述和原理

发布者:    发布于:2018-07-04   浏览量:933

  激光作为一种新型的工具目前越来越成熟的运用到各种行业,包含激光切割机、激光雕刻机、激光打标机、激光焊接机等。那么激光切割到底是怎么运用的,激光切割的好坏又怎么区分呢?
  首先激光的能量以光的形式集中成一条高密度的光束,光束传递到工作表面,产生足够的热量,使材料熔化,加之与光束同轴的高压气体直接除去熔化金属,从而达到切割的目的,这说明激光切割加工同机床的机械加工有着本质的区别。
  它是利用从激光发生器发射出的激光束,经外电路系统,聚焦成高功率密度的激光束照射条件,激光热量被工件材料吸收,工件温度急剧上升,到达沸点后,材料开始汽化并形成孔洞,随着光束与工件相对位置的移动,终使材料形成切缝。切缝时的工艺参数(切割速度,激光器功率,气体压力等)及运动轨迹均由数控系统控制,割缝处的熔渣被一定压力的辅助气体吹除。
  一般来说,激光切割质量可以由以下6个标准来衡量。
  1.切割表面粗糙度Rz
  2.切口挂渣尺寸
  3.切边垂直度和斜度u
  4.切割边缘园角尺寸r
  5.条纹后拖量n
  6.平面度F
  激光切割机的原理
  激光是一种光,与自然界其它发光体一样,是由原子(分子或离子等)跃迁产生的,而且是自发辐射引起的。 激光虽然是光,但它与普通光明显不同是激光仅在初极短的时间内依赖于自发辐射,此后的过程完全由激辐射决定,因此激光具有非常纯正的颜色,几乎无发散的方向性,极高的发光强度。 激光同时又具有高相干性、高强度性、高方向性,激光通过激光器产生后由反射镜传递并通过聚集镜照射到加工物品上,使加工物品(表面)受到强大的热能而温度急剧增加,使该点因高温而迅速的融化或者汽化,配合激光头的运行轨迹从而达到加工的目的。激光加工技术在广告行业的应用主要分为:激光切割、激光雕刻两种工作方式,对于每一种工作方式,我们在操作流程中有一些不尽相同的地方。
  激光雕刻:主要是在物体的表面进行,分为位图雕刻和矢量雕刻两种:
  位图雕刻: 我们先在PHOTOSHOP里将我们所需要雕刻的图形进行挂网处理并转化为单色BMP格式,而后在专用的激光雕刻切割软件中打开该图形文件。根据我们所加工的材料我们进行合适的参数设置就可以了,而后点击运行,激光雕刻机就会根据图形文件产生的点阵效果进行雕刻。
  矢量雕刻:使用矢量软件如Coreldraw,AutoCad,Iluustrator等排版设计,并将图形导出为PLT,DXF,AI格式,打标机,然后再用专用的激光切割雕刻软件打开该图形文件,传送到激光雕刻机里进行加工。
  在广告行业主要适用于木板、双色板、有机玻璃、彩色纸等材料的加工。
  激光切割:我们可以理解为是边缘的分离。对这样的加工目的,我们应该先在CORELDRAW、AUTOCAD里将图形做成矢量线条的形式,气动打标机,然后存为相应的PLT、DXF格式,用激光切割机操作软件打开该文件,根据我们所加工的材料进行能量和速度等参数的设置再运行即可。激光切割机在接到计算机的指令后会根据软件产生的飞行路线进行自动切割。如:现有激光切割机,可以根据电脑绘制好的模板,然后直接输入电脑,自动切割图形。现有的激光切割机一般都有自己的硬盘,可输入海量数据源。
  激光切割机的种类
  激光熔化切割
  在激光熔化切割中,工件被局部熔化后借助气流把熔化的材料喷射出去。因为材料的转移只发生在其液态情况下,所以该过程被称作激光熔化切割。
  激光光束配上高纯惰性切割气体促使熔化的材料离开割缝,而气体本身不参于切割。激光熔化切割可以得到比气化切割更高的切割速度。气化所需的能量通常高于把材料熔化所需的能量。在激光熔化切割中,激光光束只被部分吸收。大切割速度随着激光功率的增加而增加,随着板材厚度的增加和材料熔化温度的增加而几乎反比例地减小。在激光功率一定的情况下,限制因数就是割缝处的气压和材料的热传导率。激光熔化切割对于铁制材料和钛金属可以得到无氧化切口。产生熔化但不到气化的激光功率密度,对于钢材料来说,在104W/cm2~105 W/cm2之间。
  激光火焰切割
  激光火焰切割与激光熔化切割的不同之处在于使用氧气作为切割气体。借助于氧气和加热后的金属之间的相互作用,产生化学反应使材料进一步加热。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。
  激光气化切割
  在激光气化切割过程中,材料在割缝处发生气化,此情况下需要非常高的激光功率。
  为了防止材料蒸气冷凝到割缝壁上,材料的厚度一定不要大大超过激光光束的直径。该加工因而只适合于应用在必须避免有熔化材料排除的情况下。该加工实际上只用于铁基合金很小的使用领域。
  该加工不能用于,象木材和某些陶瓷等,那些没有熔化状态因而不太可能让材料蒸气再凝结的材料。另外,这些材料通常要达到更厚的切口。在激光气化切割中,优光束聚焦取决于材料厚度和光束质量。激光功率和气化热对优焦点位置只有一定的影响。在板材厚度一定的情况下,大切割速度反比于材料的气化温度。所需的激光功率密度要大于108W/cm2,并且取决于材料、切割深度和光束焦点位置。在板材厚度一定的情况下,假设有足够的激光功率,大切割速度受到气体射流速度的限制。

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