激光切割加工的切割速度解析

切割速度切割用的激光束能量呈高斯分布，切割速度過高，激光與材料相互作用的時(shí)間短，作用于工件表面上起作用的有效的光斑面積減小，切口寬度相應(yīng)的減小，而光束的照射點(diǎn)向切口前沿靠近，切口前沿的熔化速度跟不上激光束的前移速度，切口出現(xiàn)后拖線，切口表面粗糙度增加和切口下部出現(xiàn)掛渣；切割速度過低，激光與材料相互作用的時(shí)間加長，對材料起作用的有效光斑的面積增大，切口寬度自然隨之增大，而此時(shí)切割速度跟不上熔化速度，過剩的反應(yīng)熱使切口發(fā)生過度熔化，熱影響區(qū)隨之增大，從而形成較寬的、不整齊的切口。

影響激光切割加工質(zhì)量的幾點(diǎn)因素分析

激光切割加工將聚焦后的激光束照射在被切割材料表面, 使光能轉(zhuǎn)變成熱能, 在數(shù)微秒時(shí)間內(nèi)將光斑區(qū)的溫度迅速升高到材料的熔點(diǎn)或沸點(diǎn)高度,致使材料迅速熔化或汽化。當(dāng)激光束沿著設(shè)定路徑移動時(shí), 激光聚焦光斑與材料不斷地相互作用,形成所需的割縫。在激光切割過程中, 利用輔助氣體可起到助切、吹渣和冷卻的作用。影響激光切割質(zhì)量的因素很多。

從激光系統(tǒng)固有特性、激光切割工藝以及被切割材料特性等方面分析影響激光切割質(zhì)量的因素激光模式越高, 光斑半徑越大。若在激光腔內(nèi)設(shè)置光闌, 抑制高階模, 限制高階模振蕩,可獲得低階模甚至單模輸出, 激光束質(zhì)量將得到明顯的改善。因而, 激光光斑模式?jīng)Q定了激光束的質(zhì)量, 它對激光切割能力、切縫大小及切口粗糙度等均有極大影響。在二維切割時(shí), 光斑模式最好采用基模, 其光斑半徑和發(fā)散角均較小, 有利于提高切割精度和切割質(zhì)量激光切割類似于刀具切削, 其焦深相當(dāng)于刀刃的長度, 激光功率相當(dāng)于用力的大小。激光焦深給出了激光切割的必要條件, 焦深和激光功率的結(jié)合才提供充分條件。在其它條件相同情況下, 聚焦光斑直徑越小、功率密度越大, 則熱影響區(qū)越小、縫寬越窄、切割質(zhì)量越好。采用實(shí)際聚焦透鏡將基模激光束聚焦所得的最小光斑直徑可近似表示為由衍射所決定的腰斑直徑和由透鏡像差所決定的最小彌散圓直激光輸出功率對切割質(zhì)量的影響當(dāng)切割速度較低時(shí), 激光切割如同火焰切割,是以氧化為主。當(dāng)切割速度較高時(shí), 利用激光束軸線至前沿距離的自動調(diào)節(jié)和加熱作用, 使切口前沿溫度達(dá)到 2000 以上, 以此維持切割過程。激光功率大小對切割厚度、切割速度、切口寬度和質(zhì)量等都有很大影響。