新能源产业广泛的应用激光焊接、激光切割是使用最多,对激光的指标要求也是多种多样的,我们之前的一篇文章着重介绍了激光焊接,此篇文章我们接下来会详细介绍一下激光切割以及其重要参数的检测方法。
原理介绍:
激光切割简单的说就是利用经聚焦后的高功率高密度的激光束照射工件,使被照射处的材料熔化、气化、或达到燃点,同时与光束同轴的气流吹掉熔融物质,实现割开工件的一种加工方法。激光切割分为以下几种方式:
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。
最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 10^4W/cm2~10^5W/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。
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。
激光气化切割
当激光功率足够高时,材料在割缝处会发生气化而与主材料分离,从而达到加工目的。此情况需要非常高的激光率。此外,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。
关键参数介绍:
激光切割要想实现设计的目的,有很多关键点需要特别注意,这些关键点的一些参数需要先弄清楚其根本意义,然后再根据实际情况进行调整,最终才能达到针对不同材料的切割目标。如果一些参数的关键点设置不对,即使有很高的激光功率也不一定能够达到设计目的。此外需要强调一点,有些参数,例如激光功率,并不是说激光功率越高越好,如果关键参数设置恰当,小功率可以达到大目的。
1.红光指示
在激光切割或雕刻过程中,红光指示器扮演着很重要的角色。它不仅能帮助我们快速定位激光束的位置,还能在调整过程中提供直观的视觉反馈。然而,红光的判断并非简单直白,需要我们细心观察并掌握一定的技巧。通过仔细观察红光指示,我们可以判断出镜片是否受到污染、喷嘴是否被堵塞、喷嘴是否有缺损以及喷嘴是否遮挡了光线。这些判断对于激光切割或雕刻过程中的精确度至关重要。
2.喷嘴的挑选
在激光切割或雕刻过程中,喷嘴的选择至关重要。不同的喷嘴类型和尺寸会影响到切割或雕刻的质量和效率。因此,在选择喷嘴时,我们需要根据具体的工艺需求和材料特性来进行合理的挑选。
3.切割速度
在合适的切割速度下,火花呈现竖直状态,并略向前进的反方向倾斜,这样能确保良好的切割效果。然而,当切割速度过快时,火花会大幅向前进的反方向倾斜,导致无法全面切透,火花在板材上方喷溅,断面粗糙,且可能出现斜条纹路和熔渣。相反,若切割速度过慢,火花则会向前进方向倾斜,引发过融现象,使切割断面同样变得粗糙,割缝变宽,尖角部分融化。
4.气体要求
无论是氧气还是氮气,其纯度都必须达到99.5%以上,以确保最佳的切割效果。若使用空气进行切割,则需配备冷冻式干燥机和三级过滤装置,以清除气路中的油和水,从而保护镜片不受损害。此外,氧气和氮气的使用压力也需控制在一定范围内,以确保切割过程的稳定性和安全性。
5.焦点位置及其应用
在切割过程中,焦点位置的选择至关重要。焦点位置得当,能够确保切割效果良好,避免出现各种问题。