激光切割的优点之一是光束的能量密度高,一般10W/cm2。由于能量密度与面积成反比,所以焦点光斑直径尽可能的小,以便产生一窄的切缝;同时焦点光斑直径还和透镜的焦深成正比。聚焦透镜焦深越小,焦点光斑直径就越小。但切割有飞溅,透镜离工件太近容易将透镜损坏,因此一般大功率CO2激光切割机工业应用中广泛采用5〃~7.5〃〞(127~190mm)的焦距。实际焦点光斑直径在0.1~
激光器
激光切割的优点之一是光束的能量密度高,一般10W/cm2。由于能量密度与面积成反比,所以焦点光斑直径尽可能的小,以便产生一窄的切缝;同时焦点光斑直径还和透镜的焦深成正比。聚焦透镜焦深越小,焦点光斑直径就越小。但切割有飞溅,透镜离工件太近容易将透镜损坏,因此一般大功率CO2激光切割机工业应用中广泛采用5〃~7.5〃〞(127~190mm)的焦距。实际焦点光斑直径在0.1~0.4mm之间。从激光发生器发出的光束经过反射镜1、2、3到达切ge头上的聚焦透镜,聚焦后在待加工材料表面形成光斑。
激光切割
对于高质量的切割,有效焦深还和透镜直径及被切材料有关。例如用5〃的透镜切碳钢,焦深为焦距的+2%范围内,即5mm左右。因此控制焦点相对于被切材料表面的位置十分重要。顾虑到切割质量、切割速度等因素,原则上6mm的金属材料,焦点在表面上;可以取一只带灯头引线的220V,60~100W的灯,接于电容器的两端,在放电瞬间灯泡会闪光。 6mm的碳钢,焦点在表面之上; 6mm的不锈钢,焦点在表面之下。具体尺寸由实验确定。

激光切割是用聚焦镜将CO2激光束聚焦在材料表面使材料熔化,同时用与激光束同轴的压缩气体吹走被熔化的材料,并使激光束与材料沿一定轨迹作相对运动,从而形成一定形状的切缝。从二十世纪七十年代以来随着CO2激光器及数控技术的不断完善和发展,目前已成为工业上板材切割的一种的加工方法。在五、六十年代作为板材下料切割的主要方法中:对于中厚板采用氧yi炔火焰切割;对于薄板采用剪床下料,成形复杂零件大批量的采用冲压,单件的采用振动剪。七十年代后,为了改善和提高火焰切割的切口质量,又推广了氧yi烷精密火焰切割和等离子切割。为了减少大型冲压模具的制造周期,又发展了数控步冲与电加工技术。各种切割下料方法都有其优缺点,在工业生产中有一定的适用范围。激光切割是一种高能量、密度可控性好的无接触加工激光束聚焦后形成具有极强能量的很小作用点,把它应用于切割有许多特点。
激光切割的主要工艺
(1)升华切割
在高功率密度激光束的加热下。δ0.5mm~δ6mm板材的表面温度会迅速升至沸点温度。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流吹走。切割气体一般用氮气(N2)或ya气(Ar)。
(2)高压气聚焦熔化切割
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始蒸发,形成孔洞。它将作为黑体吸收所有的入射光束能量。小孔被熔化物质所包围。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。一些不能熔化的材料如木材、碳素材料和某些塑料即通过这种方法进行切割。切割气体一般用氮气(N2)。

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