关于Laser加工热变形分享

chris.chen

怎样减轻Laser切割热变形？

切割原理：

1.激光熔融切割

在激光熔融切割中,工件的局部被加热,材料熔化,液态的材料被气体吹走,形成切缝.,由于材料的迁移,仅在液态下进行,称之为熔融切割.与激光束同轴,供给高纯度的不活泼辅助气体,辅助气体仅将熔融金属吹出切缝,不与金属反应激光熔融切割的速度比激光气化切割的速度快.这是因为气化切割相对熔化切割,需要更多的能量.激光束仅在切割区被材料吸收.最大的切割速度随激光功率的增加而加快,而随材料厚度和熔点的增加几乎呈线性降低..限制速度增加的因素是,在激光功率的一定情况下,切缝处的气体压力和材料的导热率.对于钢铁材料和钛合金材料,熔融切割可以得到无氧化的切缝.对于钢铁,仅产生熔化,没有气体的功率密度范是:104-105w/cm2

2.激光氧化切割

与激光熔融切割不同,激光氧化切割使用活泼的氧气作为辅助气体.由于气与已经炽热了的金属发生化学反应,切割结构钢时,切割度要比熔融切割的快.另一方面,与熔融切割相比,其切缝的质量较差.事实上, 氧化切割的切缝宽,粗
糙度高,热影响区大切缝边缘的质量差.在加工精细的工件和尖锐的角时,火焰切割可能是危险(如,角可能被烧损).使用脉冲切割模式可以限制热的效应.激光功率决定切割速度.激光功率确定后,限制因素就是氧气量和导热率.

chris.chen

3.激光气化切割
. w$ n* N3 D' L; ^: r在激光气体切割中,切缝处的材料被气化,这需要很高的激光能量密度.为了防止材料蒸汽在切缝的壁上凝结,材料的厚度不适宜超出激光束的直径.因此,这种加工方法仅适用于避免喷出液态材料的情况,实际上,它不适用于多数钢铁材料先前的论述不适用于下列材料:木材和特殊的陶瓷材料.由于这类材料在激光照射下,气化,但不会再冷凝.因此气化切割不可以切割厚度大于光束直径的工件.在激光气化切割中,最佳的光束焦点位置与材料的厚度和光束质量相关.激光功率和蒸发热对焦点位置有一定的影响.对于特定厚度的材料,最大切割厚度与材料的气化温度成反比.气化切割要求功率密度必须大于108w/cm2,它与材料特性,厚度和焦点位置相关.

chris.chen

厚板材质分类:CRS/SUS/SPHC/SK/AL/CU
4 O( u& e/ d) h. j; p+ R4 ^; b1.厚板一般采用O2加工(AL与CU除外);
2.SUS/SK一般也不用O2加工,因为其断面发黑,极不美观;
3.CRS/SPHC如厚度T<3.0,在3.0KW机台用N2加工即可,在1.8KW机台用O2较好;
4.AL/CU因其反射很强,对镜片不利,所以禁用O2.
+ [2 ]! q. C; q7 k1 N# V5.对于产品上的像素:孔径小于板厚的孔,结构复杂的轮廓,采用脉冲穿孔,脉冲加工方式.
6 L) \2 D5 P- {4 b) U) P采用低功率﹑慢速率可减轻热变形
(1)分段切割技术的运用(A)将一个产品分为若干段﹐各段之间依板厚不同留相应宽度的微连接﹐并且跳跃割﹐不会使产品自动脱离板材﹐这样产品就不会变形过大﹔
1 Q" }( W7 ]8 d(B)可同时排版若干片﹐同时加工各片产品的部分像素﹐这样使产品有足够的冷却间﹐从而也起到减缓热变形的作用。
(2)预穿孔技术的运用
- v& |* G7 p  j7 K# ]9 R孔较密集时﹐容易造成热量集中﹐所以采用预穿孔方案﹐即将各像素起割点预先穿孔﹐因穿孔时板材吸热过久﹐当开始切割时﹐第一个穿孔点已经冷却﹐依次切割﹐则可改善热变形。
/ O+ [/ Q% S% i$ s& Z(3)尖角绕走法
+ _" K/ j- J4 f, K) l6 H# o- Y若直接依轮廓路径加工﹐尖角处受热过久会烧坏﹐所以可在此处当加工一半时不依轮廓走﹐而是沿原方向继续切割﹐然后在远处绕走一圈回到原轮廓加工另一半。

qh7691

谢谢分享，学习了。。。

minglin_li2007

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keen_ken

: 不错啊 。。。。  强