激光加工六十年代發展起來的一門新技術

      發布者: 發布時間:2017/4/27 11:24:37 閱讀:次 【字體:

      激光加工是六十年代發展起來的一門新技術,它包括打孔、切割、焊接、熱處理、劃線、去重等多項內容。各種新型激光器的不斷出現,特別是大功率連續二氧化碳激光器和YAG:Nd激光器的問世,使激光加工日趨成熟。目前已在工業上獲得廣泛應用,取得顯著效果。本文介紹采用300~500瓦級折迭式二氧化碳激光器對各種材料的切割情況及其實際應用問題。

      激光加工原理

      激光是一種方向性和單色性極好的相干光源,激光末經過光學透鏡后,在透鏡的焦面上能會聚成極小的光斑。

      激光加工就是利用焦點處激光的極高功率密度,迫便材料吸收,產生局部高溫,使工件瞬時熔化或氣化,從而達到加工目的。不同材料的加工難易,依賴的因素很多,各種材料的物理性質和機械性質不同,選用的參數也不同。一般說來,被加工的材料的導熱性越好,熔點越高,氣化壓力越低,對激光的反射率越大,加工就越難。例如鎢鋅的熔點比較高(>2500攝氏度,紫銅的導熱系數比較大(338千卡/米·時攝氏度),銀的反射率比較高(>0.95),對這些材料的加工就比較困唯。相反,錫、鉛的熔點(<350攝氏度)低,導熱系數(<55千卡.時)小,不銹鋼、柯伐合金對激光的反射率比較低,這些材料的加工就比較方便。就激光束而言,除選擇相應的波長和功率密度外,還有透鏡焦距長短,焦點距工件的位置等等。對于難熔的材料,例如,金屬,石英、陶瓷透鏡的焦距耍小,這時熱斑尺寸小,功率密度大;對于易于加工的材料,例如,纖維、木材、塑料等,由于一般都比較厚,宜采用長焦距,其焦深也長。但不管什么材料,其厚薄如何,焦點一般都置于加工件表面,這是由于利用焦點上的最高功率密度,將工件表面迅速熔化,促使光能大量吸收,加速加工過程的緣故。當然這既可改善切縫質量,又可提高切割速度。

      聚焦方式有透射式透鏡聚焦和反射式凹面鏡聚焦兩種,采用前者適用于短焦距,采用后者適用于長焦距。透鏡材料均需對10.6波長有良好透過性能的Ge單晶(n型p=10歐·厘米)、砷化單品和NaCl單晶等紅外材料。為減少雙面反射,前兩者需鍍增透膜層(硫化鋅),為防止潮解,后者需鍍防潮膜層(三硫化二砷)。

       

      實驗和理論都證明了,無論對金屬還是對非金屬材料,噴氣是十分重要的。噴氣量的大小以及噴嘴的設計對加工質量的速度有直接影響,噴口一般選用口徑為0.5~1.5毫米。要求噴出高壓氣流有一定的線性區。

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