火焰切割作为初的传统的切割方式由于其投资低,过去对加工要求不高,要求太高时再加一道机加工的工序可以解决,市场保有量非常大。现在它主要用来切割超过40mm的厚钢板。它的缺点是切割时热变形太大,割缝太宽,浪费材料,再者加工速度太慢,只适合粗加工。某些激光切割机加工过程,如切割,焊接,打孔,切削等要求将激光切割机束-,以得到高的功率密度。
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光路系统
激光切割机器输出的激光切割机束需经光路系统传输和处理,以满足不同的加工要求.光路系统包括光束直线传输信道,光束的折射部分、-或散射系统.直线传输信道主要是镜的反射和光纤传输.现时采用光纤传输主要是紫外波至近红外波范围内的光波,这种传输方式既方便又安全。但大部分光路系统还是采用镜的反射,这方法在传输高能量的激光切割机时,必需遮蔽激光切割机,否则会造成危险。但大部分光路系统还是采用镜的反射,这方法在传输高能量的激光切割机时,必需遮蔽激光切割机,否则会造成危险。
为了减少因-前光束尺寸变化带来的焦点光斑尺寸的变化,---激光切割系统的制造商提供了一些的装置供用户选用:
⑴平行光管。这是一种常用的方法,即在co2激光器的输出端加一平行光管进行扩束处理,扩束后的光束直径变大,发散角变小,使在切割工作范围内近端和远端-前光束尺寸接近一致。
⑵在切上增加一独立的移动透镜的下轴,它与控制喷嘴到材料表面距离stand off的z轴是两个相互独立的部分。当机床工作台移动或光轴移动时,光束从近端到远端f轴也同时移动,使光束-后光斑直径在整个加工区域内保持一致。
⑶控制-镜一般为金属反射-系统的水压。若-前光束尺寸变小而使焦点光斑直径变大时,自动控制水压改变-曲率使焦点光斑直径变小。
⑷飞行光路切割机上增加x、y方向的补偿光路系统。即当切割远端光程增---使补偿光路缩短;反之当切割近端光程减小时,使补偿光路增加,以保持光程长度一致。
激光切割钢材时,氧气和-的激光束是通过喷嘴射到被切材料处,从而形成一个气流束。对气流的基本要求是进入切口的气流量要大,速度要高,以便足够的氧化使切口材料充分进行放热反应;而另一些激光切割机加工过程如热处理,涂敷,合金制成等则要求在一特定形状的光班内有均匀的能量分布,以得到大而均匀的加工面。同时又有足够的动量将熔融材料喷射吹出。因此除光束的及其控制直接影响切割外,喷嘴的设计及气流的控制如喷嘴压力、工件在气流中的位置等也是十分重要的因素。如今激光切割用的喷嘴采用简单的结构,即一锥形孔带端部小圆孔。通常用实验和误差方法进行设计。由于喷嘴一般用紫铜制造,体积较小,是易损零件,需经常更换,因此不进行流体力学计算与分析。在使用时从喷嘴侧面通入一定压力pn表压为pg的气体,称喷嘴压力,从喷嘴出口喷出,经一定距离到达工件表面,其压力称切割压力pc,后气体膨胀到---压力pa。研究工作表明随着pn的增加,气流流速增加,pc也不断增加。
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