金属切割领域光纤激光应用前景探讨
自激光诞生以来,产业界就对其优异的性能报以极大的兴趣,并捷足先登获得了应用。预计产业界2011使用的激光器产品销售额超过17亿美元,而激光设备的销售额超过66亿美元。其中,金属加工行业占居绝大部分。
在金属加工行业,激光的应用已有数十年的历史。长期以来,金属切割领域,1000W以上的CO2激光器占主导地位。激光切割圆孔
光纤激光器
金属切割领域光纤激光应用前景探讨
自激光诞生以来,产业界就对其优异的性能报以极大的兴趣,并捷足先登获得了应用。预计产业界2011使用的激光器产品销售额超过17亿美元,而激光设备的销售额超过66亿美元。其中,金属加工行业占居绝大部分。
在金属加工行业,激光的应用已有数十年的历史。长期以来,金属切割领域,1000W以上的CO2激光器占主导地位。激光切割圆孔并不是大家想象的很简单,切割圆孔不规则、垂直度不够也是时有发生的事情。近年,以华俄激光为代表的国内激光设备商推出的中功率(500W)灯棒式YAG金属激光切割机获得了市场的广泛的认可,占领了国内低端金属切割机市场。
激光切割穿孔技术
任何一种热切割技术,除少数情况可以从板边缘开始外,一般都必须在板上穿一小孔。早先在激光冲压复合机上是用冲头先冲出一孔,然后再用激光从小孔处开始进行切割。对于没有冲压装置的激光切割机有两种穿孔的基本方法:
(1)穿孔:(Blastdrilling),材料经连续激光的照射后在中心形成一凹坑,然后由与激光束同轴的氧流很快将熔融材料去除形成一孔。一般孔的大小与板厚有关,穿孔平均直径为板厚的一半,因此对较厚的板穿孔孔径较大,且不圆,不宜在要求较高的零件上使用(如石油筛缝管),只能用于废料上。此外由于穿孔所用的氧气压力与切割时相同,飞溅较大。激光切割穿孔技术任何一种热切割技术,除少数情况可以从板边缘开始外,一般都必须在板上穿一小孔。
激光切割的主要工艺
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。2、熔化切割。
当入射的激光束功率密度超过某一值后,光束照射点处材料内部开妈蒸发,形成孔洞。一旦这种小孔形成,它将作为黑体吸收所有的入射光束能量。小孔被熔化金属壁所包围,然后,与光束同轴的辅助气流把孔洞周围的熔融材料带走。随着工件移动,小孔按切割方向同步横移形成一条切缝。激光束继续沿着这条缝的前沿照射,熔化材料持续或脉动地从缝内被吹走。机身也包含了一些采用锻造材料的零件,但是,机身零件绝大多数采用铝板。3、氧化熔化切割。
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,称为氧化熔化切割。4、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。我国激光切割机目前大多还依靠国外引进,还没有形成自己的产业链,与国际上的大激光切割机相比,还存在一定差距。
(作者: 来源:)