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熔化切割
在激光熔化切割中,工件材料在激光束的照射下局部熔化,熔化的液态材料被气体吹走,形成切缝,切割仅在液态下进行,故称为熔化切割。切割时在与激光同轴的方向供给高纯度的不活泼气体,辅助气体仅将熔化金属吹出切缝,不与金属反应。这种切割方法的激光功率密度在107W/cm2左右。
激光光束配上高纯惰性切割气体促使熔化的材料离开割缝,而气体本身不参于切割。
切割速度随着激光功率的增加而增加,随着板材厚度的增加和材料熔化温度的增加而几乎反比例地减小。在激光功率一定的情况下,限制因数就是割缝处的气压和材料的热传导率。
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氧化切割
与熔化切割不同,激光氧化切割使用活泼的氧气作为辅助气体。由于氧与已经炽热了的金属材料发生化学反应,释放出大量的热,结果是材料进一步被加热。
材料表面在激光束照射下很快被加热到燃点温度,与氧气发生激烈的燃烧反应,放出大量热量,在此热量作用下,材料内部形成充满蒸汽的小孔,而小孔周围被熔化的加工材料所包围。
燃烧物质转移成熔渣,控制氧和加工材料的燃烧速度,氧气流速越高,燃烧化学反应和去除熔渣的速度也越快。但是 ,如果氧气速度过快,将导致割缝出口处的反应产物即金属氧化物的快速冷却,对切割质量造成不利影响。
切割过程存在两个热源:激光束照射能和化学反应所产生的热能。据估计,切割碳钢时,氧化反应所产生的热能占切割所需能量的60%。
在氧化切割过程中,如果氧化燃烧的速度高于激光束移动的速度,割缝将变宽且粗糙,反之,如果移动速度慢,则割缝窄而光滑。
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