金屬材料的激光切割

雖然幾乎所有的金屬材料在室溫下對(duì)紅外波能量有很高的反射率，但發(fā)射處于遠(yuǎn)紅外波段(10. 6Mm)光束的CO2激光器還是成功地應(yīng)用于許多金屬的激光切割。金屬材料對(duì)10.6/zm激光束吸收性差，起始吸收率只有0. 5%10%；但是當(dāng)功率密度超過(guò)106/cm2的聚焦激光束照射到金屬表面時(shí)，卻能在微秒級(jí)的時(shí)間內(nèi)很快使其開(kāi)始熔化。處于熔融態(tài)的大多數(shù)金屬的吸收率急劇上升，一般可提高60%80%。

1、碳鋼。激光切割碳鋼板的厚度可達(dá)25mm,利用氧化助熔切割機(jī)制切割碳鋼的切縫可控制在滿意的寬度范圍，對(duì)薄板其切縫可窄至0. 1mm左右。

2、合金鋼。大多數(shù)合金結(jié)構(gòu)鋼和合金工具鋼都能用激光切割方法獲得良好的切邊質(zhì)量。當(dāng)用氧氣作為加工氣體時(shí)，切割邊緣會(huì)輕微氧化。對(duì)于厚度達(dá)4mm的板材，可以用氮?dú)庾鳛榧庸怏w進(jìn)行高壓切割。這種情況下，切割邊緣不會(huì)被氧化。厚度在10mm以上的板材，對(duì)激光器使用特殊極板并且在加工中給工件表面涂油可以得到較好的效果。對(duì)于高強(qiáng)度鋼，只要工藝參數(shù)控制得當(dāng)，也可獲得平直、無(wú)粘渣的切邊。但對(duì)于含鴨的高速工具鋼和熱鍛模鋼，激光切割時(shí)容易發(fā)生熔蝕和粘渣現(xiàn)象。

3、不銹鋼。對(duì)以不銹鋼薄板為主的制造業(yè)來(lái)說(shuō)，激光切割是個(gè)有效的加工方法。在嚴(yán)格控制激光切割熱輸入的情況下，可以限制切邊熱影響區(qū)的寬度，從而保證了不銹鋼良好的耐腐蝕型。


4、鋁及其合金。鋁及氏介金的激光切割屈了:熔化切割機(jī)制,所用的輔助氣體主要用于從切割區(qū)吹除熔融產(chǎn)物，通常可獲得較好的切口質(zhì)量。對(duì)某些鋁合金來(lái)說(shuō)，要注怠防止切縫表面間微裂紋的產(chǎn)生。鋁合金盡管有髙反射率利熱傳導(dǎo)性,仍可切割厚度 6mm以下的鋁材，這取決于合金類型和激光器功率。當(dāng)用氧氣時(shí)，切割表面粗糙而堅(jiān)硬；用氮?dú)鈺r(shí)，切割表面平滑。純鋁非常難切割，只冇在系統(tǒng)上安裝有“反射吸收”裝置時(shí)才能切割，否則反射會(huì)毀壞光學(xué)組件。

5、銅及其合金。純銅（紫銅）山于太高的反射率，基本上不能用CO2激光束實(shí)施切割，切割黃銅（銅合金〉應(yīng)使用較高的激光功率，輔助氣體采用空氣或氧氣，可以對(duì)較薄的板材進(jìn)行切割。純銅和黃銅都具有高反射率和非常好的熱傳導(dǎo)性。厚度1mm以下的黃銅可以用氮?dú)馇懈睿缓穸?mm以下的銅可以切割，加工氣體必須用氧氣。只有在系統(tǒng)上安裝有“反射吸收”裝置時(shí)才能切割純銅和黃銅，否則反射會(huì)毀壞光學(xué)組件。

6、鈦及其合金。純鈦能很好地耦合聚焦激光束轉(zhuǎn)化的熱能，輔助氣體采用氧氣時(shí)化學(xué)反應(yīng)劇烈，切割速度快，但易在切邊處生成氧化層，還可能引起過(guò)燒。因此，采用空氣作為輔助氣體可以保證切割質(zhì)址。飛機(jī)制造業(yè)常用的鈦合金激光切割質(zhì)球較好，雖然切縫底部會(huì)有少許粘渣，但很容易清除。鈦板材用氮?dú)夂偷獨(dú)庾鳛榧庸怏w來(lái)切割。

7、鎳基合金。也稱為高溫合金，品種很多，其中的大多數(shù)都可以實(shí)施激光氧化助熔切割，切口質(zhì)址良好。利用激光切割設(shè)備可切割4mm以下的不銹鋼，在激光束中加氧氣可切割25mm厚的碳鋼，但加氧切割后會(huì)在切割面形成薄薄的氟化膜。切割的城大璋度可增加到30mm,但切割部件的尺寸誤差較大。