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气化切割
激光束焦点处功率密度非常高,可达106W/cm2以上,激光光能转换成热能,保持在极小的范围内,材料很快被加热至气化温度,部分材料气化为蒸汽逸去,部分材料被辅助气体吹走,随着激光束与材料之间的连续不断的相对运动,便形成宽度很窄(如0.2mm)的割缝。这种切割方法的功率密度在108W/cm2左右。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。
激光氧化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。
所用的激光功率决定切割速度。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。
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氧化切割
与熔化切割不同,激光氧化切割使用活泼的氧气作为辅助气体。由于氧与已经炽热了的金属材料发生化学反应,释放出大量的热,结果是材料进一步被加热。
材料表面在激光束照射下很快被加热到燃点温度,与氧气发生激烈的燃烧反应,放出大量热量,在此热量作用下,材料内部形成充满蒸汽的小孔,而小孔周围被熔化的加工材料所包围。
燃烧物质转移成熔渣,控制氧和加工材料的燃烧速度,氧气流速越高,燃烧化学反应和去除熔渣的速度也越快。但是 ,如果氧气速度过快,将导致割缝出口处的反应产物即金属氧化物的快速冷却,对切割质量造成不利影响。
切割过程存在两个热源:激光束照射能和化学反应所产生的热能。据估计,切割碳钢时,氧化反应所产生的热能占切割所需能量的60%。
在氧化切割过程中,如果氧化燃烧的速度高于激光束移动的速度,割缝将变宽且粗糙,反之,如果移动速度慢,则割缝窄而光滑。
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山东大润激光切割打孔钢板折弯有限公司
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