(3)模冲 。大量生产零件用模冲方法成本低,生产周期短 。但它对设计上的变化的适应性很差,新的模具需要长时间设计,造价高,对中、小规模的生产来说,激光切割的特点就会充分显示 。另外,激光程控切割便于工件紧密编排,节省材料,而模冲则需要每个工件周围预留材料 。
(4)复杂零件分段冲切 。一般情况下,冲床经常要冲切比模具尺寸大得多的工件,有些工件还很复杂,这就导致切边呈许多小贝壳状刃口,需要第二次预备性加工整修 。另外冲头会形成比激光切割宽得多的切口,产生大量铁屑 。
(5)锯切 。切割薄金属,其速度明显比激光切割慢,而且激光作为一个灵活的无接触、仿形切割工具,可从材料的任何一点开始切向任何方向切割 。这一点,锯切是难以做到的 。
(6)电加工 。一般,有利用电腐蚀或熔解效应的电火花和电化学加工两种方法,用于坚硬材料的精细加工,切口粗糙度较好,但切割速度要比激光切割速度慢几个数量级 。
(7)水切割 。可切割许多金属材料,但费用很高 。
二、激光切割的主要工艺
1、汽化切割
在高功率密度激光束的加热下,材料表面温度升至沸点温度的速度是如此之快,足以避免热传导造成的熔化,于是部分材料汽化成蒸汽消失,部分材料作为喷出物从切缝底部被辅助气体流吹走 。一些不能熔化的材料,如木材、碳素材料和某些塑料就是通过这种汽化切割方法切割成形的 。
汽化切割过程中,蒸汽随身带走熔化质点和冲刷碎屑,形成孔洞 。汽化过程中,大约40%的材料化作蒸汽消失,而有60%的材料是以熔滴的形式被气流驱除的 。
2、熔化切割
当入射的激光束功率密度超过某一值后,光束照射点处材料内部开妈蒸发,形成孔洞 。一旦这种小孔形成,它将作为黑体吸收所有的入射光束能量 。小孔被熔化金属壁所包围,然后,与光束同轴的辅助气流把孔洞周围的熔融材料带走 。随着工件移动,小孔按切割方向同步横移形成一条切缝 。激光束继续沿着这条缝的前沿照射,熔化材料持续或脉动地从缝内被吹走 。
3、氧化熔化切割
熔化切割一般使用惰性气体,如果代之以氧气或其它活性气体,材料在激光束的照射下被点燃,与氧气发生激烈的化学反应而产生另一热源,称为氧化熔化切割 。具体描述如下:
(1)材料表面在激光束的照射下很快被加热到燃点温度,随之与氧气发生激烈的燃烧反应,放出大量热量 。在此热量作用下,材料内部形成充满蒸汽的小孔,而小孔的周围为熔融的金属壁所包围 。
(2)燃烧物质转移成熔渣控制氧和金属的燃烧速度,同时氧气扩散通过熔渣到达点火前沿的快慢也对燃烧速度有很大的影响 。氧气流速越高,燃烧化学反应和去除熔渣的速度也越快 。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 。
(3)显然,氧化熔化切割过程存在着两个热源,即激光照射能和氧与金属化学反应产生的热能 。据估计,切割钢时,氧化反应放出的热量要占到切割所需全部能量的60%左右 。
很明显,与惰性气体比较,使用氧作辅助气体可获得较高的切割速度 。
(4)在拥有两个热源的氧化熔化切割过程中,如果氧的燃烧速度高于激光束的移动速度,割缝显得宽而粗糙 。如果激光束移动的速度比氧的燃烧速度快,则所得切缝狭而光滑 。
4、控制断裂切割
文章插图
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