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激光切割加工小孔变形,切缝窄、加工精度高的原因分析

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激光切割加工小孔变形,切缝窄、加工精度高的原因分析

发布日期:2016-06-12 17:17 来源:http://www.fhrjszp.com 点击:

    氧化熔化切割材料在激光束的照射下在氧气中被点燃,与氧气发生激烈的化学反应,这种反应是放热的反应,进一步释放热量,在热量作用下,不锈钢上形成小孔,小孔被熔融的金属包围,不锈钢内部是充满蒸汽的小孔,氧气的氧气流吹走熔渣,氧气流速越高,燃烧化学反应越剧烈,去除熔渣的速度也越快,但是氧气流速也应控制,不宜过快,若切缝口快速冷却对切割质量不利。当然,氧气流速不是越高越好,因为流速过快会导致切缝出口处反应产物即金属氧化物的快速冷却,这对切割质量也是不利的。氧化熔化切割过程激光照射产热,氧化反应也产热,因此使用氧作辅助气体可获得较高的切割速度。

    切割加工小孔(直径小与板厚)变形情况的分析解决切割加工小孔径变形常用的处理方式是根据激光切割机的功率大小选择不同的切割方法。对于大功率激光切割机,在加工程序中应将脉冲穿孔的软穿刺方式改为爆破穿孔的普通穿刺方式,即采用爆破穿孔方式保证空洞表面光洁、无毛刺、变形小。对于较小功率的激光切割机在小孔加工为保证表面光洁度,应采取脉冲穿孔的方式。


    激光切割技术切割不锈钢,可以大大降低加工成本,虽然激光设备一次性投资大,但是后续工艺成本被降低,综合来说,采用激光切割还是可取的。激光切割不锈钢工艺可以用到多种产品的加工,如切割不同图案的工艺品,不锈钢字,汽车制造等领域,加工时间减少,工件质量较高。通过分析激光切割加工过程中材料状态和能量平衡的变化,将其分为三个相互联系的阶段,针对每个阶段根据实验数据建立不同的能量平衡表达式和温度场表达式,并对切割过程中的温度场变化进行了动态模拟,可以预测工艺参数改变引起的后果,从而优化加工工艺参数。激光切割因切割速度快,加工精度高,切口宽度窄,适用范围广,而成为应用广泛的激光加工技术。尤其是CO2激光器,其切割加工应用所占的比例达到80%。

切割加工小孔

    激光切割加工的过程复杂,影响因素很多。如果加工工艺参数选择不当,其切割质量会受到很大影响。因此分析激光切割加工过程中各阶段的能量变化,研究参数作用规律,建立理论模型,对优化加工工艺参数,减少实验费用和时间,提高加工质量具有重要的意义。关于激光切割加工,国内外许多学者都做过研究,他们的研究工作主要有两类:一类是根据实验数据和结果,分析加工的机理,解释切割过程中的各种能量和状态的变化。另一类是根据能量平衡方程和热传导公式,建立激光切割物理过程的理论模型叫。由于在建立理论模型时通常对实际加工状况进行了简化,而且切割过程中影响因素又相互作用、还经常变化,因此所建立的模型与实验结果必然有一定的差距。


    激光切割不锈钢技术就是利用激光束照射到钢板表面上很小的区域范围,激光束能量高度集中对不锈钢板局部迅速加热,不锈钢蒸发,从而实现对不锈钢的切割。激光切割技术切割速度快、质量好等优点,广泛应用于各个材料领域。激光切割不锈钢工艺特点激光切割不锈钢技术具有很多优点。激光切割不锈钢有多种方法,可以在二氧化碳激光中在切割断面加氧气,也可以加氮气。其中,加氧气切割,会在切割面形成氧化膜;加氮气切割边缘没有氧化膜和毛刺,不需要作进一步处理。对于切割不锈钢薄板,通常为4mm以下的不锈钢,激光切割是一个非常有效的加工工具,能够保证不锈钢薄板良好的耐腐蚀性。相对较厚的板也可以用激光切割,但切割部件的尺寸误差也增大了。


    激光切割的切缝窄、加工精度高,工件变形小激光切割原理和过程是:激光源一般用二氧化碳激光束,激光束聚集在很小的区域范围,聚焦焦点升温快,能量高度集中,局部形成的热量仅有少量热传到钢材的其它部分,但是热量传导的部分远远小于激光束输入的热量。不锈钢材料迅速加热汽化,进而蒸发形成空洞,激光束移动,使孔洞连续形成宽度很窄的切缝,从而完成切割。由于不锈钢板局部升温快,热量被传导的少,切边受热影响很小,因此切口宽度窄,一般只有0.1-0.5mm,工件基本不变形。不锈钢切割加氧气可以对较厚的不锈钢板进行切割,切割大厚度为20mm。


    氧作为辅助汽体与熔融金属发生化学反应,该化学反应放热,产生氧化材料,同时化学反应产生的气流能帮助吹走割缝内的熔渣,切割表面光洁美观,因此切缝一般不需要再加工即可焊接,方便了后续加工。激光切割加工的不锈钢板无毛刺、皱折、精度高。激光切割不需要模具,而且目前由微机程序控制,现代激光切割系统能方便切割不同形状与尺寸的工件,不使用模具,也无须修理模具,不仅节省了加工费用、降低了生产成本,而且节约了更换模具的时间。


    切割速度快采用2KW的激光功率,8mm厚的碳钢切割速度为1.6m/min;2mm厚的不锈钢切割速度为3.5m/min,不锈钢越薄切割速度就越快,从而提高生产效率。切割能量高、密度可控性好激光束热量传递少,局部热量高,可实现狭窄的直边割缝,热影响区宽度很小,切缝附近材料的性能也几乎不受影响,局部变形很小,可忽略不计。激光切割与被加工工件无接触,工件无机械变形,因为没有刀具也就不存在刀具变形的情况,不用更换磨损刀具,降低刀具打磨、购买成本;在加工不同形状的零件时更谈不上更换刀具,改变输出参数就能满足不同形状的加工。由于与计算机相结合,便于对不锈钢板的整体排料,节约原料,也容易形成自动化加工。


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