關于Laser加工熱變形分享

chris.chen

怎樣減輕Laser切割熱變形？

切割原理：

1.激光熔融切割

在激光熔融切割中,工件的局部被加熱,材料熔化,液態的材料被氣體吹走,形成切縫.,由于材料的遷移,僅在液態下進行,稱之為熔融切割.與激光束同軸,供給高純度的不活潑輔助氣體,輔助氣體僅將熔融金屬吹出切縫,不與金屬反應激光熔融切割的速度比激光氣化切割的速度快.這是因為氣化切割相對熔化切割,需要更多的能量.激光束僅在切割區被材料吸收.最大的切割速度隨激光功率的增加而加快,而隨材料厚度和熔點的增加幾乎呈線性降低..限制速度增加的因素是,在激光功率的一定情況下,切縫處的氣體壓力和材料的導熱率.對于鋼鐵材料和鈦合金材料,熔融切割可以得到無氧化的切縫.對于鋼鐵,僅產生熔化,沒有氣體的功率密度范是:104-105w/cm2

2.激光氧化切割

與激光熔融切割不同,激光氧化切割使用活潑的氧氣作為輔助氣體.由于氣與已經熾熱了的金屬發生化學反應,切割結構鋼時,切割度要比熔融切割的快.另一方面,與熔融切割相比,其切縫的質量較差.事實上, 氧化切割的切縫寬,粗
糙度高,熱影響區大切縫邊緣的質量差.在加工精細的工件和尖銳的角時,火焰切割可能是危險(如,角可能被燒損).使用脈沖切割模式可以限制熱的效應.激光功率決定切割速度.激光功率確定后,限制因素就是氧氣量和導熱率.

chris.chen

3.激光氣化切割
" P  S3 f  o7 o' S# a, p& r在激光氣體切割中,切縫處的材料被氣化,這需要很高的激光能量密度.為了防止材料蒸汽在切縫的壁上凝結,材料的厚度不適宜超出激光束的直徑.因此,這種加工方法僅適用于避免噴出液態材料的情況,實際上,它不適用于多數鋼鐵材料先前的論述不適用于下列材料:木材和特殊的陶瓷材料.由于這類材料在激光照射下,氣化,但不會再冷凝.因此氣化切割不可以切割厚度大于光束直徑的工件.在激光氣化切割中,最佳的光束焦點位置與材料的厚度和光束質量相關.激光功率和蒸發熱對焦點位置有一定的影響.對于特定厚度的材料,最大切割厚度與材料的氣化溫度成反比.氣化切割要求功率密度必須大于108w/cm2,它與材料特性,厚度和焦點位置相關.

chris.chen

厚板材質分類:CRS/SUS/SPHC/SK/AL/CU
: \. ~0 Z" f) O' M2 `5 C1.厚板一般采用O2加工(AL與CU除外);
5 A- X) n- v/ m2.SUS/SK一般也不用O2加工,因為其斷面發黑,極不美觀;
3.CRS/SPHC如厚度T<3.0,在3.0KW機臺用N2加工即可,在1.8KW機臺用O2較好;
4.AL/CU因其反射很強,對鏡片不利,所以禁用O2.
" S& R' c- k% _) E2 }- u5.對于產品上的像素:孔徑小于板厚的孔,結構復雜的輪廓,采用脈沖穿孔,脈沖加工方式.
采用低功率﹑慢速率可減輕熱變形
  F; @# O0 S- J1 V) j: v! O(1)分段切割技術的運用(A)將一個產品分為若干段﹐各段之間依板厚不同留相應寬度的微連接﹐并且跳躍割﹐不會使產品自動脫離板材﹐這樣產品就不會變形過大﹔
(B)可同時排版若干片﹐同時加工各片產品的部分像素﹐這樣使產品有足夠的冷卻間﹐從而也起到減緩熱變形的作用。
(2)預穿孔技術的運用
孔較密集時﹐容易造成熱量集中﹐所以采用預穿孔方案﹐即將各像素起割點預先穿孔﹐因穿孔時板材吸熱過久﹐當開始切割時﹐第一個穿孔點已經冷卻﹐依次切割﹐則可改善熱變形。
7 d; I' n# g; G9 l- G(3)尖角繞走法
若直接依輪廓路徑加工﹐尖角處受熱過久會燒壞﹐所以可在此處當加工一半時不依輪廓走﹐而是沿原方向繼續切割﹐然后在遠處繞走一圈回到原輪廓加工另一半。

qh7691

謝謝分享，學習了。。。

minglin_li2007

謝謝分享，學習了。。。學習了。。。
& {4 U! F) ~, s# d- F. I

keen_ken

: 不錯啊 。。。。  強