激光切割是除激光打標以外的最廣泛的激光應用,CO2 激光器因多千瓦功率范圍可用以及高度可靠性而長(cháng)期占領(lǐng)激光切割市場(chǎng)。同時(shí),高亮度固態(tài)激光器,如盤(pán)形和光纖激光器,作為替代激光源已經(jīng)進(jìn)軍激光切割市場(chǎng),固態(tài)激光器可以實(shí)現更快的切割速度 100 m/min,特別是切割薄金屬的時(shí)候。實(shí)際上,小于 20 m/min 的中等切割速度可以切割圖1所示的電工鋼板典型輪廓,這是通過(guò)平板切割機直線(xiàn)軸的永久加速和減速階段實(shí)現的,因此,業(yè)界需要建立一種不用切割氣的新型遠距離切割方法,即激光和工件之間的相對運動(dòng)可以依靠一個(gè)電流計掃描器利用光束操控,允許一個(gè)幾乎無(wú)慣性光束移動(dòng)。激光遠程切割過(guò)程原理圖如圖2所示,激光器以500W 的功率聚焦到直徑小于 100μm 的點(diǎn)上是很關(guān)鍵的。激光遙感切割是一種快速、高成本效益、可替代熔化切割小于 1mm 厚薄金屬的切割技術(shù)。
自連續波高亮度激光器和一微米波長(cháng)的激光遙控切割第一次演示之后,該領(lǐng)域就取得了很大發(fā)展。經(jīng)濟上可切 100 微米到 500 微米厚度鋼板,改編的控制軟件可以解決幾何精度問(wèn)題,毛邊防范處理工藝可以減少或去除毛邊,即時(shí)切割或高動(dòng)態(tài)工作現場(chǎng)批處理擴大有限的工作區域。材料的變化從不銹鋼到各種鋼、鋁、銅、銅焊,甚至少見(jiàn)的鎢、鉛,而工藝的特性是因材料的不同而不同的。
300m/min 的速度達到平衡轉效點(diǎn),切割速度的增加不會(huì )降低深度,縮短循環(huán)時(shí)間意味著(zhù)減少切削時(shí)間,遺憾的是也會(huì )減少幾何精度。特殊的軟件工具可以實(shí)現有關(guān)精度要求的分類(lèi)以及切割速度的自動(dòng)調整分類(lèi)。提高激光功率不會(huì )線(xiàn)性增加切割時(shí)間。
到目前為止已經(jīng)討論了最大切割速度,切割速度的提高會(huì )降低毛邊的產(chǎn)生。選擇近最大速度的特殊工藝參數可以使毛邊最小化。這些復雜的相關(guān)性受材料的特定性質(zhì)影響,特別是吸收、熱傳導、熔化和氣化溫度極大影響最佳切削參數。
激光遙感切割是最有可能取代傳統機械切割技術(shù)的一種替代式激光切割技術(shù),與熔化切割技術(shù)相比,遠程切割速度快一個(gè)數量級,但是與沖壓切割相比,它又慢了一些。然而,在許多應用中足夠短的周期時(shí)間可以滿(mǎn)足大批量生產(chǎn)的要求。在切割質(zhì)量和輪廓精度方面,激光核聚變切割仍?xún)?yōu)于遠距離切割。但是相對于沖壓切割,其優(yōu)點(diǎn)是顯而易見(jiàn)的:像狹窄支柱這樣的精細輪廓也是可以切割的,具有更高強度的鋼種很容易用激光作為一種非接觸式的工具進(jìn)行處理。如果超短脈沖激光器的平均激光功率實(shí)現千瓦級可用,那么切割質(zhì)量就會(huì )取得進(jìn)一步的進(jìn)展。還需要指出的是遠程切割適用于切割非金屬以及化合物材料,如碳纖維復合材料。一個(gè)很好的例子就是 CO2 激光器遠程切割安全氣囊材料。
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