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发布时间:2020-09-19 08:51:00 作者:长沙瑞尔机电
激光切割机在切割过程中,光束经切割部件的透镜聚焦成一个很小的焦点,使焦点处达到高的功率密度,其中切割部件固定在z轴上。这时,光束输入的热量远远超过被材料反射、传导或扩散的部分热量,材料很快被加热到熔化与汽化温度,与此同时,一股高速气流从同轴或非同轴侧将熔化及汽化了的材料吹出,形成材料切割的孔洞。随着焦点与材料的相对运动,使孔洞形成连续的宽度很窄的切缝,完成材料的切割。这时,光束输入的热量远远超过被材料反射、传导或扩散的部分热量,材料很快被加热到熔化与汽化温度,与此同时,一股高速气流从同轴或非同轴侧将熔化及汽化了的材料吹出,形成材料切割的孔洞。
在激光的气化切割过程中,材料表面温度升至沸点温度的速度是如此之快,足以避免热传导造成的熔化,于是部分材料汽化成蒸汽消失,部分材料作为喷出物从切缝底部被辅助气体流吹走。此情况下需要非常高的激光功率。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。为了保证机器有较高的加工精度,要求其导轨、直线具有较高的导向精度和良好的运动平稳性。
为进一步提高激光切割速度,可根据空气动力学原理,在提高喷嘴压力的前提下不产生正激波,设计制造一种缩放型喷嘴,即拉伐尔(Laval)喷嘴。为方便制造可采用如图4的结构。德国汉诺威大学激光中心使用500WCO2激光器,透镜焦距2.5〃,采用小孔喷嘴和拉伐尔喷嘴分别作了试验,见图4。试验结果如图5所示:分别表示NO2、NO4、NO5喷嘴在不同的氧气压力下,切口表面粗糙度Rz与切割速度Vc的函数关系。从图中可以看出NO2小孔喷嘴在Pn为400Kpa(或4bar)时切割速度只能达到2.75m/min(碳钢板厚为2mm)。NO4、NO5二种拉伐尔喷嘴在Pn为500Kpa到600Kpa时切割速度可达到3.5m/min和5.5m/min。应指出的是切割压力Pc还是工件与喷嘴距离的函数。使用激光雕刻和切割,过程非常简单,如同使用电脑和打印机在纸张上打印。由于斜激波在气流的边界多次反射,使切割压力呈周期性的变化。
延长激光切割机的聚焦镜片使用寿命的方法:
1.一般在激光密封的光路之中,都会使用干燥、无油、无尘的正压空气来保证大气中的灰尘、杂质无法进入光路之中,从而达到防止光学镜片的污染目的。
2.激光切割产生的废渣使辅助空气从割嘴向下吹,从而在很大的程度上减少了废渣对聚焦镜下部的伤害。
3.如果是超高速的穿孔,可以在穿孔前喷射穿孔油,使渣不会垂直落向割炬部,而是向侧面掉落。从而减少了对镜片的伤害。
4.尽量少用超高速的穿孔,使用常规穿孔可以延长聚焦镜的使用寿命。
5.在每次开机工作前,对聚焦镜进行一次清洁和保养。
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