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  對(duì)金屬進(jìn)行激光切割對(duì)外加工的主要工藝說明?

  1、汽化切割

  在高功率密度激光束的加熱下，材料表面溫度上升到沸點(diǎn)溫度的速度如此之快，以至于可以避免熱傳導(dǎo)導(dǎo)致的熔化。因此，一些材料蒸汽消失，一些材料作為噴出物從接縫底部被輔助氣體流吹走。一些不可熔化的材料，如木材、碳材料和一些塑料，都是通過這種蒸汽切割方法切割成型的。

  在汽化切割過程中，蒸汽隨身攜帶熔化質(zhì)點(diǎn)，沖刷碎屑，形成孔洞。在汽化過程中，約40%的材料變成蒸汽消失，60%的材料被氣流以熔滴的形式驅(qū)走。

  2、熔化切割

  當(dāng)入射激光束的功率密度超過一定值時(shí)，材料內(nèi)部開始在光束的照射點(diǎn)蒸發(fā)，形成孔洞。一旦形成這個(gè)小孔，它將吸收所有的入射光束能量作為黑體。小孔被熔化的金屬壁包圍，然后孔周圍的熔融材料被與光束同軸的輔助氣流帶走。隨著工件的移動(dòng)，小孔沿切割方向同步橫向移動(dòng)，形成一個(gè)接縫。激光束繼續(xù)沿著接縫的前沿照射，熔化材料不斷或脈動(dòng)地從接縫中吹走。

  3、氧化熔化切割

  惰性氣體一般用于熔化切割。如果用氧氣或其他活性氣體代替，材料會(huì)在激光束的照射下點(diǎn)燃，與氧氣發(fā)生激烈的化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生另一種熱源，稱為氧化熔化切割。具體描述如下:

  (1)在激光束的照射下，材料表面迅速被加熱到燃點(diǎn)溫度，然后與氧氣發(fā)生激烈的燃燒反應(yīng)，釋放大量熱量。在這種熱量的作用下，材料內(nèi)部形成一個(gè)充滿蒸汽的小孔，周圍是熔融的金屬壁。

  (2)燃燒物質(zhì)轉(zhuǎn)化為熔渣來(lái)控制氧氣和金屬的燃燒速度。同時(shí)，通過熔渣擴(kuò)散氧氣到達(dá)點(diǎn)火前沿的速度對(duì)燃燒速度也有很大影響。氧氣流速越高，燃燒化學(xué)反應(yīng)和去除熔渣的速度越快。當(dāng)然，氧氣流速越高越好，因?yàn)榱魉龠^快會(huì)導(dǎo)致金屬氧化物的快速冷卻，這也不利于切割質(zhì)量。

  (3)顯然，在氧化熔化切割過程中有兩種熱源，即激光照射能和氧與金屬化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的熱能。據(jù)估計(jì)，在切割鋼材時(shí)，氧化反應(yīng)釋放的熱量約占切割所需能量的60%。顯然，與惰性氣體相比，氧作為輔助氣體可以獲得更高的切割速度。

  (4)如果氧的燃燒速度高于激光束的運(yùn)動(dòng)速度，那么在氧化熔化切割過程中，兩個(gè)熱源的氧化熔化切割顯得寬而粗糙。如果激光束的運(yùn)動(dòng)速度快于氧的燃燒速度，則得到的切割狹窄光滑。

  4、控制斷裂切割

  對(duì)于易受熱損壞的脆性材料，通過激光束加熱進(jìn)行高速可控的切割，稱為控制斷裂切割。這種切割過程的主要內(nèi)容是:激光束加熱脆性材料的小區(qū)域，導(dǎo)致該區(qū)域的大熱梯度和嚴(yán)重的機(jī)械變形，導(dǎo)致材料出現(xiàn)裂縫。激光束可以引導(dǎo)裂縫在任何需要的方向產(chǎn)生，只要保持均衡的加熱梯度。

  需要注意的是，這種控制斷裂切割不適用于切割銳角和角邊的切割。切割非常大的封閉形狀不容易成功?？刂茢嗔亚懈钏俣瓤欤恍枰叩墓β?，否則會(huì)導(dǎo)致工件表面熔化，破壞切割邊緣。其主要控制參數(shù)是激光功率和光斑大小。