重慶激光切割各種材料

由于各種材料性質不同，激光切割方式也有差別。如金屬切割一般吹助燃氧氣可提高切割深度和速度，對各種易燃的有機物，一般吹壓縮空氣可提高切縫質量，對各種脆性物質，通常采用熱應力方法進行切割。下面分別闡述各種切割情況。

一、金屬切割

用激光切割金屬時，通常采用吹氧工藝，這樣做有很多優點。首先，氧氣使金屬表面氧化，從而大大增強對激光的吸收能力，在隨后的點火和燃燒中，由于氧氣助燃而使激光的熱效應增強，而最重要的是通過吹氣，排除激光照射區內的熔融物和金屬的嫩燒產物，從而獲得清潔的、高質量的切口。

當所用激光器和被加工材料確定時，最佳氧氣流量和材料厚度有關，且直接影響切割速度。用150W二氧化碳激光切割軟鋼時氧氣流量和切割速度的關系。

斜線陰影部分表示高質量切割區域，由圖可看出，材料越厚，這個區域越大。此外，這種關系還和激光器功率有關。例如，當功率低于150W時，同樣的氧氣流量對應著較低的切割速度(如圖4-5所示)。圖4一6是用二氧化碳吹一個大氣壓的氧氣，加工不同厚度的不銹鋼時切割速度和激光功率的關系。圖4-7表示以60W二氧化破激光切割厚0.2mm不銹鋼板的例子。切割速度為lmm/s。

二、非金屬切割

可以用激光切割的非金屬材料種類繁多、性質各異。因此，切割參數很難用解析式表示，即使給出這類解析式也沒有多大用處。比如，陶瓷和木材自不必說，即使都是木材，當品種不同時，要求的激光參數的差別也是很大的。甚至同一種木材，其含水量不同時，切割速度也不同。例如，用輸出功率為240W的二氧化碳激光器加工某種術材時，為了方便起見，人們對各種材料作出很多相應的表格。

切割非金屬材料時也常用吹氣法排除熔融物，值當州劉木材，紙張等易燃物時，吹氧氣將影響切口質量，故應代之道壓縮空氣或惰性氣體。塑料在日常生活和工程上的應用已非常廣泛，由于它飴充分吸收二氧化碳激光，故切割十分容易，20W以上的激光即可達到切割效果。切割時吹以壓縮空氣雖然不會增加多少切翻深度，卻使切割的直線性明顯好轉 吹氣對切割截面的影畸不吹氣時入口處呈喇叭形，而吹氣時呈直線形。

這類容易吸收激光的材料切割，宜用長焦距的聚焦透鏡，它比用短焦距透鏡可獲得更深的田割深度，可明最看出此種現象。這是由于光束經短焦距透鏡聚焦后其發散角大，偏離焦點處光束的能量密度迅速減小，不易有效地切割材料。

三、硬脆材料的切割

對諸如玻璃、熔融石英、陶瓷，微晶玻璃等又硬又脆的材料，宜采用熱應力切割法。

材料受熱后產生明顯的溫度梯度，表面溫度較高要發生膨脹，而內層溫度則較低要阻止其膨脹，結果，內層產生沿徑向的擠壓應力，表層則相對內層產生拉應力。脆性材料的抗壓強度要比抗拉強度高得多。例如，無堿玻璃的抗拉強度只有100~300kgf/平方厘米，而抗壓強度為10000kgf/平方厘米。于是，材料將首先從內部裂開。圖4一11為氧化鋁陶瓷片經高重復頻率Nd:YAG激光劃片后的實例。基片厚0.60mm，切槽寬度O.lmm，槽深50mm，由于激光切割后內部的熱應力，被切割部分很容易分開。

激光功率的上限是由不損傷表面所決定的。此外，聚焦直徑過小也會使表面損傷，由于波長較長的光不易聚焦，再加上多數無機材料在紅外波段吸收率大，二氧化碳激光特別適宜于這類材料的切割。

用二氧化碳激光完全切斷陶瓷和熔融石英分別如圖4一12和圖4一13所示。后者由于熱膨脹系數小，很容易切割，前者需要以較大的激光功率，在較快速度下進行，否則材料易炸裂。為得到穩定的斷裂而需要的最小輸出功率與切割速度和加工尺寸有關。

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