1.汽化切割:
在高功率密度激光束的加热下,材料的表面温度上升到沸点温度。速度足够快,避免了热传导引起的熔化,于是一部分材料蒸发成蒸汽消失,一部分材料被辅助气流作为射流从狭缝底部吹走。
2.熔化切割:
当入射激光束的功率密度超过一定值时,激光束照射点处的材料内部开始蒸发,形成空穴。这个小孔一旦形成,就会充当黑体吸收入射光束的所有能量。小孔被熔融金属壁包围,然后与光束同轴的辅助气流将孔周围的熔融物质带走。随着工件的移动,小孔同步向切割方向移动,形成狭缝。激光束继续沿着该接缝的前缘照射,熔融材料被连续地或脉动地从接缝吹走。
3.氧化熔化切割:
熔化切割一般使用惰性气体。如果改用氧气或其他活性气体,材料在激光束的照射下会被点燃,与氧气发生激烈的化学反应,产生另一种热源,称为氧化熔化切割。具体描述如下:
(1)在激光束的照射下,材料表面被迅速加热到着火温度,然后与氧气发生激烈的燃烧反应,释放出大量的热量。在这种热量的作用下,材料内部形成充满蒸汽的孔洞,孔洞周围是熔化的金属壁。
(2)燃烧物质转移到炉渣中控制氧气和金属的燃烧速度,氧气通过炉渣扩散到点火前沿的速度对燃烧速度也有很大影响。氧气流量越大,燃烧化学反应和排渣越快。当然,氧气流速越高越好,因为流速太快会导致反应产物即金属氧化物在狭缝出口处快速冷却,这对切割的质量也是不利的。
(3)显然,氧化熔炼切割过程中有两个热源,即激光照射能量和氧气与金属发生化学反应产生的热能。据估算,当使用切割时,氧化反应释放的热量约占切割所需总能量的60%。显然,与惰性气体相比,使用氧气作为辅助气体可以获得更高的切割速度。
(4)在有两个热源的氧化熔化切割过程中,如果氧气的燃烧速度高于激光束的移动速度,狭缝就显得宽而粗糙。如果激光束的移动速度比氧气的燃烧速度快,那么产生的狭缝就窄而平滑。
4.控制断裂切割:
对于易受热破坏的脆性材料,利用激光束加热进行高速可控切割,称为可控断裂切割。这个切割工艺的主要内容是:激光束对脆性材料的小区域进行加热,使该区域产生较大的热梯度和剧烈的机械变形,导致材料产生裂纹。只要保持平衡的加热梯度,激光束就可以将裂纹导向任何需要的方向。
下一篇:玻璃切割机的转向功能