金属材料的激光切割
几乎所有金属材料对红外波能量有很高的反射率﹐但反射处于远红外波段10.6um光束的CO2激光器还是成功应用于许多金属的激光切割﹐金属对10.6um激光束的起始吸收率仅有0.5%-10%﹐但具有功率密度超过10^6W/cm^2的聚焦激光照射在金属表面时却能在微秒级时间内很快使表面开始溶化﹐处于熔化状态的大多数金属的吸收急剧上升﹐一般可提高到60%-80%.
1碳钢
现代激光切割系统可以切割碳钢板的最大厚度已可接近20mm﹐利用气化熔化切割机制切割碳钢的切割可控制在满意的宽度范围.对于低碳钢切割热影响区不可予考虑﹐且切缝平整.光滑.垂直度好﹐磷.硫偏析区容易產生切边熔蚀.高碳钢切边质量略有改善﹐但其热影响区也稍扩大.
2不锈钢
不锈钢激光切割过程中气化放热反应没有碳钢那样强烈﹐因此与同样厚度的普通钢比﹐其切割速度稍慢﹐利用惰性气体切割不锈钢﹐可获得无气化切边﹐可直接用来焊接﹐但切割速度与氧气作辅助气体要损失50%左右.
3合金钢
在激光功率在可能的范围内﹐只要工艺参数控制得当﹐获得平直无粘渣的切缝并不十分困难﹐但对含钨的高速工具钢和热模钢﹐激光切割时会有熔烛粘渣现象发生.
4铝及合金
铝切割属于熔化切割机制﹐所用辅助气体主要用以从切割区吹走熔化產物﹐通常获得较好的切面质量﹐有时熔渣也会沿著切边粘附在切缝背面﹐对某此铝合金来说﹐注意预防表面微裂缝的產生﹐铝激光切割需要很高的功率密度﹐它对10.6um波长光束有高反射率的阻碍形成.
5铜及合金
纯铜（紫铜）由于太高的反射率﹐基本上不能用CO2激光束切割﹐切割黄铜（铜合金）需要较高的激切功率﹐辅助气体用空气或氮气﹐可以对较薄的板材进行切割﹐切缝背面有时会粘附少许粘渣.由于此种材料对10.6um的红外光束有很高的反射率﹐对光学器件损伤较大﹐不建议用激光切割.
6鈦及合金
纯鈦能很好偶合聚焦激光束转化為热能﹐辅助气体采用氧气时化学反应激烈﹐切割速度快﹐但易在切割边生成氧化屑﹐不小必还会引起过烧﹐為稳妥起见﹐采用空气作為辅助气体為好.
7镍合金
镍合金也称超合金﹐品种很多﹐其中大多数可实现氧化熔化切割.
非金属材料的激光切割
10.6um波长的CO2激光束很容易被非金属材料所吸收﹐导热性不好和低的蒸发温度又使吸收的光束能几乎整个传输入材料内部﹐并在光斑照射处瞬间气化形成起始孔洞﹐进入切割过程的良性循环.
2.1有机材料
2.1.1朔料（聚合物）
激光切割对塑料加工有较大的吸收力﹐因為激光可以对任何复杂形状工件进行无接触的高速切割﹐激光作為一种高功率密度强热源﹐很快蒸发胶合剂﹐破坏材料的聚合链﹐实施切割.
低溶塑料﹔在正确控制工艺下﹐可获无毛刺.气泡的底部切割边切缝光光滑平整.
高强塑料﹔為了破坏其强的连接链﹐需要较强的光束功率密度﹐切割时由此產生燃烧﹐切边形成不同程度的碳化.
聚氯乙烯或聚乙稀﹔注意防止切割过程中產生有害气体﹐防止机器生锈﹐切割断面呈茶色﹐会有纤维丝產生.
2.1.2橡胶
切割时材料无接触﹐切割时无需担心工作的延伸和变形﹐防止切边发粘.
2.1.3木材
激光能有效切割木材.层压板.木屑板.无锯屑﹐辅助气体必须使用惰性的氮气﹐防止材料的燃烧.
2无机材料
1.2. 1石英
热膨胀系数较低的石英材料比较适宜激光切割﹐切边质量好﹐切面光滑.
2.2.2玻璃
对大多数玻璃来说﹐受激光热冲击后產生的裂纹.
2.2.3陶瓷
陶瓷激光切割机制是可控向断裂﹐聚焦光点﹐引超定向加热梯度和高的机械应用力﹐使陶瓷这类几乎没有塑料的材料生成小裂缝﹐裂缝延著光点移动不断生成﹐最后把陶瓷切断﹐采用CO2激光束切勿使用高功率﹐否则将会出现龟裂导致切割失败.
2.2.4石头
不同类型的引石材料中含有水份﹐湿气由于激光束瞬间快速加热引起爆炸导致开裂. 天津钣金加工
|
