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二、激光的特点
(1)亮度高:CO2 激光亮度比太阳表面高8个数量级,钕玻璃激光亮度比太阳表面高16个数量级。
(2)方向性好:近于理想的平行光,远距离传播时,扩散面积很小。
(3)单色性好:光谱宽度极窄。比灯的光谱还窄几个数量级。
(4)具有反射、折射、透射、聚焦的特性。
(5)功率密度高:一般在105
~107W/c垃
2,经充分聚焦后可
以达到10的6次
~10的12次方
W/c垃
一、激光切割的原理
激光切割是利用激光束的热能实现切割的方法。激光切割时,
图4-1 激光切割示意
把激光器作为光源,通过反射镜
导光,聚焦透镜聚焦光束,以很
高的功率密度照射被加工的材料,
材料吸收光能转变为热能,使材
料熔化、汽化,激光束就把材料
穿透,激光束等速移动而产生连
续切口,
二、激光切割的特点
激光切割是一种高速度、高
质量的切割方法,其特点可概括
为以下几点。
(1)切缝细窄,节省切割材料,还可切割盲缝,如切割一般低
碳钢,切缝宽度可小到0.1~0.2垃垃。
(2)可进行薄板高速切割和曲面切割,切口和热影响区都很窄
(其宽度仅有0.01~0.1垃垃),且割后工件变形很小,性能不受
影响。
(3)切缝边缘垂直度好,切边光滑,表面粗糙度R乱可低到十
几微米,优于气割、等离子弧切割等其他热切割方法,也优于冲剪
法 (见图4-2);工件的尺寸精度可达士0.05垃垃。
图4-2 激光切割精度
因此,有些工件切割后无需再加工,可直接使用或进行焊接。
(4)激光束工作距离大,适合于可达性很差部位的切割。
(5)切割速度快。切割低碳钢、钛板时切割速度每分钟可达数
米至数十米。
(6)可实现多工位操作,易进行数控自动化切割。
(7)由于是无接触切割,所以无工具的磨损也不需要更换刀
具,只需调整工艺参数。
(8)切割时噪声低、污染小。
(9)可以切割软、硬、脆、易碎材料及合成材料等多种材料。
缺点是设备昂贵,且由于受激光发生器输出功率限制,目前激
光切割中、小厚度板较为有利,切割厚度低于15垃垃。对于大厚度
板的切割尚有一定困难。
三、水下氧-可燃气体切割
水下氧-可燃气体切割 (又叫水下气割),就是利用气体火焰将
切割金属表面预热到一定温度后,喷出高速切割氧流,使金属燃烧
并发热,同时把燃烧生成的氧化物及毗邻的一部分熔化金属吹掉,
完成切割过程。
早在1908年德国人就试图用陆地上的水下切割,但由于周围水的强烈冷却作用,使切口处很难预热,而且火焰
不稳定,切割效果并不好。现代的水下氧-割炬或氧-氢割炬带
有空气喷嘴,高压空气从喷嘴中喷出,形成气幕,将火焰与水分
开,既有利于火焰的稳定性,也改善了火焰的预热效果,同时还增
大了喷嘴到工件间的距离,更
便于操作。
水下切割中使用的可燃气
体,主要是、氢气和液化
气。
水下切割的原理如图6-1
所示,切割的火焰是在气泡中
燃烧的。为了将气体送至水下,
需要保持一定的压力。由于对压力敏感,高压下会发生
危险,因此只能在深度小于5mm
的浅水中使用。水下切割一般
采用氧-氢混合气体火焰。
在水下进行切割需特别强调安全问题,因为使用易燃易爆的气
体本来就具有危险性,而水下条件特殊,危险性更大。
四、水下等离子弧切割
水下等离子弧切割是利用高温高速等离子气流把熔化材料排开,
直至等离子气流束穿透背面形成切口。等离子弧柱温度高,通常可
达18000~24000K,远远超过所有金属及非金属的熔点,因而等离子
弧切割过程无需依靠氧化反应,仅靠熔化切割材料,因而比氧切割
方法的适用范围大得多,能够切割绝大部分金属和非金属材料。
在切割时钨极电源接负极,工件接正极,由于等离子弧难以直
接在钨极和工件之间形成,必须先在钨极和喷嘴之间引燃电弧,然
后再转移过渡到钨极和工件之间,这种转移弧可把更多的热量传给
工件,因而现在的水下等离子弧切割几乎都用转移弧。
等离子弧切割时,能用作离子气的主要是 N2、Ar十H2 混合
气和压缩空气。水下切割屏蔽等离子弧的保护气体主要用空气,但
有时也用CO2 或Ar气。
水下等离子弧切割时电源功率应加大,空载电压应提高,一般
为500~900V。喷嘴外再装一个外喷嘴,使高速旋转的冷却水从喷
嘴端部经外喷嘴孔道喷射出,形成伞形水屏,提高等离子弧燃烧的
稳定性。
水下等离子弧切割用于船舶、水底设施及其他水下工程的打捞
修理工作,近年来还用于生产备料工作。一些国家已在5mm或10mm
深的淡水或海水中进行了等离子弧切割,切割的材料有低碳钢、合
金钢、不锈钢等。在浅水下切割,可改善环境卫生、减少污染、提
高工效。水下等离子弧切割方法与空气等离子弧切割相比,还存在一些
问题,如电弧的有效功率降低,切割速度和厚度减小;引弧困难,
电弧稳定性差;在水下看不清切割情况等。为了解决这些问题,通
常通过增加引弧电流和高频击穿能力,增大电源功率,改进割炬,
采用水屏或用绝缘材料密封等措施,进一步提高切割能力,保证切
割质量。
切割是焊接生产备料工序的重要加工方法,包括冷、热两类切
割,而热切割又有气割、等离子弧切割、空气碳弧切割和激光切割
等方法。金属热切割是利用热能使材料分离的方法。热切割可按物理现象、
加工方法、能源进行分类,具体可参见附录一。热切割是焊接生产中
*常用的热加工方法,下面我们主要讲一*离子切割和激光切割
一、等离子切割:
利用等离子弧高温使金属局部熔化,并借高速等
离子焰流的动量将熔化金属排除,从而形成割缝的
切割方法
适用于切割所有金属材料和部分非金属材料,是
切割不锈钢、铝及铝合金、铜及铜合金等有色金属
的有效方法。大切割厚度可达到180~200垃垃。
现已推广用于碳钢的切割,目前已用来切割厚度
35垃垃以下的低碳钢和低合金结构钢
二、激光切割:
利用聚集成直径很小的激光束照射切割区,使被
切割材料迅速地升华和熔化,从而形成割缝的切割
方法主要适用于切割薄金属以及陶瓷、塑料和
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