镭射切割

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镭射切割

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激光切割是一种使用激光蒸发材料,从而产生切割边缘的技术。 虽然通常用于工业制造应用,但它现在被学校、小型企业建筑和业余爱好者使用。 激光切割的工作原理是通过光学器件引导高功率激光的输出。 激光光学和 CNC(计算机数字控制)用于将激光束引导至材料。 用于切割材料的商用激光器使用运动控制系统来遵循要切割到材料上的图案的 CNC 或 G 代码。 聚焦的激光束对准材料,然后材料熔化、燃烧、蒸发或被气体射流吹走,留下具有高质量表面光洁度的边缘。

过程

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通常使用高质量透镜将激光束聚焦在工作区上。 光束的质量直接影响聚焦光斑的大小。 聚焦光束的最窄部分的直径通常小于 0.0125 英寸(0.32 毫米)。 根据材料厚度,切口宽度可能小至 0.004 英寸(0.10 毫米)。 为了能够从边缘以外的某处开始切割,每次切割前都要进行穿孔。 穿孔通常涉及高功率脉冲激光束,它会慢慢地在材料上打孔,例如,对于 0.5 英寸厚(13 毫米)的不锈钢,大约需要 5-15 秒。

来自激光源的相干光平行光线的直径通常在 0.06–0.08 英寸(1.5–2.0 毫米)之间。 该光束通常通过透镜或镜子聚焦并增强到一个非常小的点,大约 0.001 英寸(0.025 毫米),以产生非常强的激光束。 为了在轮廓切割过程中获得尽可能平滑的光洁度,光束偏振方向必须在围绕轮廓工件的周边旋转时旋转。 对于钣金切割,焦距通常为 1.5–3 英寸(38–76 毫米)。

激光切割相对于机械切割的优势包括更容易夹持工件和减少工件污染。 精度可能会更好,因为激光束在此过程中不会磨损。 由于激光系统的热影响区很小,因此被切割材料发生翘曲的可能性也降低了。 有些材料也很难或不可能通过更传统的方式切割。

用于金属的激光切割与等离子切割相比,在切割金属板材时具有更精确和使用更少能量的优点; 然而,大多数工业激光器无法切穿等离子所能切割的更大厚度的金属。 以更高功率运行的新型激光机在切割厚材料的能力方面正在接近等离子机,但此类机器的资本成本远高于等离子机 等离子切割机能够切割厚材料,如板。

类型

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激光切割主要使用三种类型的激光器。 CO2 激光器适用于切割、钻孔和雕刻。 钕 (Nd) 和钕钇铝石榴石 (Nd:YAG) 激光器在类型上相同,仅在应用上有所不同。 Nd 用于钻孔和需要高能量但低重复的地方。 Nd:YAG 激光器用于需要非常高功率的地方以及用于钻孔和雕刻。 CO2 和 Nd/Nd:YAG 激光器均可用于焊接。

镭射切割

CO2 激光器通常通过使电流通过混合气体(DC 激发)或使用射频能量(RF 激发)来泵浦。 射频方法较新,也越来越流行。 由于 DC 设计需要空腔内的电极,因此它们可能会遇到电极腐蚀以及玻璃器皿和光学器件上电极材料的电镀。 由于射频谐振器具有外部电极,因此不易出现这些问题。CO2 激光器用于许多材料的工业切割,包括钛、不锈钢、低碳钢、铝、塑料木材、工程木材、蜡、织物、 和纸。 YAG 激光器主要用于切割和划线金属和陶瓷

除了电源之外,气流的类型也会影响性能。 CO2 激光器的常见变体包括快轴流、慢轴流、横流和板条。 

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