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激光對金屬有什麼影響因素

發布時間: 2021-03-11 23:06:14

❶ 選區激光融化製造金屬部件的表面精度與哪些因素有關

激光切割設備的價格相當貴,約150萬元以上。隨著眼前儲罐行業的不斷發展,越來越多的行業和企業運用到 了儲罐,越來越多的企業進入到了儲罐行業。但是,由於降低了後續工藝處理的成本,所以在大生產中採用這種設備還是可行的。
由於沒有刀具加工成本,所以激光切割設備也適用生產小批量的原先不能加工的各種尺寸的部件。激光切割設備通常採用計算機化數字控制技術(CNC)裝置。採用該裝置後,就可以利用電話線從計算機輔助設計(CAD)工作站來接受切割數據。

❷ 激光對金屬效果和對混凝土效果一樣嗎

  1. 激光對物體的作用主要是極短的時間內使物體迅速升溫,這個溫度跟功率和時間,以及被照射物體有關;

  2. 激光對金屬的作用,目前只要有兩個,一是打孔,把金屬熔化至氣化;二是,金屬表面改性,通過快速照射升溫及快冷,改變金屬的組織,達到特定的性能;

  3. 激光對混凝土嘛,這個還真不具體知道,不過混凝土應該沒有其他的同素異構體,所以我分析只能打洞。

  4. 所以從改變結構的這點上來看,是不同的。

❸ 影響激光切割質量的主要因素有哪些

在使用激光切割機的過程中,如何最大限度保證激光切割質量呢?切割速度、焦點位置的調整、輔助氣體壓力、激光輸出功率和工件特性等是幾大影響激光切割質量的主要因素。除此之外,工件夾緊裝置對保證切割質量也至關重要,因為在激光切割過程中,熱和應力釋放遍及整個工件,為此必須考慮採用相適應的固定工件方法,以避免引起工件移動,影響切割工件尺寸的准確性。

一、切割速度對切割質量的影響

對給定的激光功率密度和材料,切割速度符合於一個經驗式,只要在通閾值以上,材料的切割速度與激光功率密度成正比,即增加功率密度可提高切割速度。這里所指的功率密度不但與激光輸出功率有關,而且與光束質量模式有關。另外,光束聚焦系統的特徵,即聚焦後的光斑大小也對激光切割有很大的影響。

切割速度與被切割材料的密度(比重)和厚度成反比。

當其他參數保持不變,提高切割速度的因素是:提高功率(在一定范圍內,如500~2
000W);改善光束模式(如從高階模到低階模直至TEM00);減小聚焦光斑尺寸(如採用短焦距透鏡聚焦);切割低起始蒸發能的材料(如塑料、有機玻璃等);切割低密度材料(如白松木等);切割薄型材料。

特別對金屬材料而言,在其他工藝變數保持恆定的情況下,激光切割速度可以有一個相對調節范圍而仍能保持較滿意的切割質量,這種調節范圍在切割薄金屬時顯得比厚件稍寬。有時,切割速度偏慢也會導致排出熱融材料燒蝕口表面,使切面很粗糙。

二、焦點位置調整對切割質量的影響

由於激光功率密度對切割速度影響很大,透鏡焦長的選擇是個重要問題。激光束聚焦後光斑大小與透鏡焦長成正比,光束經短焦長透鏡聚焦後光斑尺寸很小,焦點處功率密度很高,對材料切割很有利;但它的缺點是焦深很短,調節餘量小,一般比較適用於高速切割薄型材料。由於長焦長透鏡有較寬焦深,只要具有足夠功率密度,比較適合切割厚工件。

在確定使用何種焦長的透鏡以後,焦點與工件表面的相對位置對保證切割質量尤為重要。由於焦點處功率密度最高,大多數情況下,切割時焦點位置剛處在工件表面,或稍微在表面以下。在整個切割過程中,確保焦點與工件相對位置恆定是獲得穩定的切割質量的重要條件。有時,透鏡工作中因冷卻不善而受熱從而引起焦長變化,這就需要及時調整焦點位置。

當焦點處於最佳位置時,割縫最小、效率最高,最佳切割速度可獲得最佳切割結果。

在大多數應用情況下,光束焦點調整到剛處於噴嘴下。噴嘴與工件表面間距一般為1.5mm左右。

三、輔助氣體壓力對切割質量的影響

一般情況下,材料切割都需要使用輔助氣體,問題主要牽涉到輔助氣體的類型和壓力。通常,輔助氣體與激光束同軸噴出,保護透鏡免受污染並吹走切割區底部熔渣。對非金屬材料和部分金屬材料,使用壓縮空氣或惰性氣體,清除融化和蒸發材料,同時抑制切割區過度燃燒。

對大多數金屬激光切割則使用活性氣體(只要是O2),形成與熾熱金屬發生氧化放熱反應,這部分附加熱量可提高切割速度1/3~1/2。

在確保輔助氣體前提下,氣體壓力大小是個極為重要的因素。當高速切割薄型材料時,需要較高的氣體壓力以防止切口背面粘渣(熱粘渣到工件上還會損傷切邊)。當材料厚度增加或切割速度較慢時則氣體壓力宜適當降低,為了防止塑料切邊霜化,也以較低氣體壓力切割為好。

激光切割實踐表明,當輔助氣體為O2時,它的純度對切割質量有明顯影響。O2純度降低2%會降低50%的切割速度,並導致切口質量顯著變差。

四、激光輸出功率對切割質量的影響

對連續波輸出的激光器來說,激光功率大小和模式好壞都會對切割發生重要影響。實際操作時,常常設置最大功率以獲得較高的切割速度,或用以切割較厚材料。但光束模式(光束能量在橫斷面上的分布)有時顯得更加重要,而且,當提高輸出功率時,模式常隨之稍有變差。常可發現,在小於最大功率狀況下焦點處卻獲得最高功率密度,並獲得最佳切割質量。在激光器整個有效工作壽命期間,模式並不一致。光學元件的狀況、激光工作混合氣體細微的變化和流量波動,都會影響模式機構。

綜上所述,雖然影響激光切割的因素較為復雜,但切割速度、焦點位置、輔助氣體壓力和激光功率及模式結構是4個最重要的變數。在切割過程中,如發現切割質量明顯變差,就首先要檢查以上討論的因素並及時加以調控。

五、工件特性對切割質量的影響

對激光切割質量甚至能否切割影響最大的有如下因素:

1.材料表面反射率

對CO2激光器發射出的10.6mm遠紅外光束來說,非金屬材料對它吸收較好,即具有高的吸收率,面金屬材料則對10.6mm光束吸收較差,特別是具有高反射率的金、銀、銅和鋁金屬等,對這類材料一般不適宜用CO2激光束,特別是連續波光束來切割。對鋁、銅金屬而言,要形成足夠的起始功率一般需要3kW以上,以獲得穿透效果所需要的初始小孔。

黑色金屬鋼鐵類材料及鎳、鈦等對10.6mm的CO2光束有一定吸收率,特別是當材料表面加熱到一定溫度或氧化膜以後,其吸收率還會大幅度提高,從而獲得較好的切割效果。

對不透明材料,吸收率=(1-反射率),與材料表面狀態、溫度及波長有關。

材料對光束的吸收率大小在加熱起始階段具有重要作用,但一旦工件內部小孔形成,小孔的黑體效應使材料對光束的吸收率接近100%。

2.材料表面狀態

材料的表面狀態直接影響對光束的吸收,尤其是表面粗糙度和表面氧化層會造成表面吸收率的明顯變化。在激光切割實踐中,有時可利用材料表面狀態對光束吸收率的影響來改善材料的切割性能。

六、其他因素對切割質量的影響

1.割炬和噴嘴的影響

割炬的設計和製造對獲得良好切割質量產生著重要影響,特別是噴嘴。

噴嘴如選用不當或維護不善易造成污染或損傷,或者由於噴嘴口的圓度不好或因熱金屬飛濺引起局部堵塞,都會在噴嘴中形成渦流,導致切割性能明顯變差。有時,噴嘴口與聚焦光束不同軸,形成光束剪切噴嘴邊緣,也會影響切邊質量,增加切縫寬度和使切割尺寸錯位。

對噴嘴來說,要特別注意兩個問題。

(1)噴嘴直徑的影響。噴嘴口大小對切割速度有一定的影響,噴嘴口大小也影響出口處壓力分布。噴嘴直徑增加,由於噴氣流對切割區母材的強烈冷卻作用使熱影響區變窄,但也會導致切縫過寬,而噴嘴大小會引起準直困難,噴嘴口有被光束削截的危險,而且,切縫過窄,在高的切割速度下會阻礙熔渣的順利排出。

(2)噴嘴與工件表面間距的影響。噴嘴與工件間距直接影響噴嘴氣流與工件切縫的耦合。噴嘴口太靠近工件表面,對透鏡會產生強烈的返回壓力,減弱了對濺散切割產物質點的驅散能力,對切割質量有不利影響,但距離太遠又會造成不必要的動能損失,對有效切割也不利。一般,噴口與工件間距控制在1~2mm為宜,現代激光切割系統的割炬都配有電感或電容式感測器反饋裝置,以自動調節兩者距離在預先設定的高度范圍內。

2.外光路系統的影響

激光器射出的原始光束是經過外光路系統的傳輸(包括反射和透射),以極高的功率密度准確地照射到工件的表面。

外光路系統的光學元件應定期檢查、及時調整,確保當切割炬在工件上方運行時,光束正確地傳輸到透鏡中心並聚焦成很小的光點,對工件進行高質量切割。一旦其中任何一光學元件位置發生變化或受到污染,都會影響切割質量,甚至造成切割不能進行。

外光路鏡片受到氣流中雜質污染和切割區飛濺質點粘結,或者鏡片冷卻不足,都會使鏡片發生過熱,影響光束能量傳輸。引起光路準直度飄移而導致嚴重後果,透鏡過熱還會產生焦點失真,甚至危及透鏡本身。

光學元件一旦受到污染甚至粘上切割產物小質點,對它的清理是個極為重要而往往會被忽視的問題,下面列出一些清洗要點:

(1)透鏡的清洗:把擦鏡頭紙彎成幾折,用幾滴分析純丙酮浸濕;用浸濕的鏡頭紙輕輕擦拭鏡頭表面,注意不能用手指壓鏡片;反復幾次,直到鏡片表面清潔、沒有污垢和殘存痕跡留在鏡面;用干空氣吹乾;必要時可把用幾滴丙酮弄濕的鏡頭紙捲成桿,輕輕地擦洗鏡片表面,以去除重污滴。

要注意的是丙酮易從空氣中吸收潮氣和水分污染丙酮本身,所以要蓋緊丙酮瓶,千萬不要將清洗後剩下的丙酮液倒回到新的丙酮瓶中。

(2)反射鏡鏡片的清洗:從鏡架上拆除鏡片;鏡面朝上,把鏡頭紙放在鏡面上;在鏡頭紙上滴幾滴丙酮,並輕拉鏡頭紙撩過鏡面;反復上述工序,直至鏡面清潔,無污穢和殘漬留在鏡面;
再把鏡片裝入鏡座。
如果採用鉬鏡作反射鏡,因為它不能鍍層,拋光後即可直接使用,所以它可用水(肥皂水或含洗潔精的水)清洗鏡面。但其他表面有鍍層的鏡片不能用水清洗,因為很多鍍層溶解於水,鏡片將遭破壞。

❹ 金屬激光切割機對加工金屬會造成哪些影響

基本上來說,金屬都是可以使用光纖激光切割機進行切割的,不過這是有前提的,我們 必須要先了解金屬的特性。導電特性是金屬最顯著的特徵,其的表現是存在許多未被束縛住 的自由的電荷子,而對於金屬來說,這些電荷子就是所謂的電子,其的運動過程構成了電流, 所以金屬的電導率才會非常大,不過就算存在著電荷密度,在金屬中也會很快地衰減歸零, 因此我們可以認為在金屬中的電荷密度為零。在實際的金屬中,傳導電子和進行熱擾動的晶 格或缺陷如果發生碰撞,則會將入射的光波能量不可逆地轉化為焦耳熱能。因此,激光切割 機中的光波在金屬中進行傳播的時候,會被金屬強烈地吸收掉。 當光能照射到清潔光滑的金屬表面時,金屬中存在的那些自由電子將會在光波電磁場的 作用下被迫產生振動,從而生成次波,這些次波構會產生很強的反射波和較弱的透射波,隨 後這些透射波便會被很快地吸收掉。 我們由物理光學原理可以知道,金屬材料的折射率一定是復數,所以光波在金屬中進行 傳播的時侯,定義的光波振幅的衰減到表面振幅的1/e 處的時候的傳播距離就是穿透深度, 這個穿透深度一般小於波長的數量級。如果一種材料是透明的,那麼它的穿透的深度必須要 大於它的厚度。因此可見光波只能透入金屬的表面很薄的那一層內,所以在通常情況下,金 屬都是不透明的。 一般金屬對光波的作用的反應是強吸收和強反射。強吸收是指在小於波長的數量級的穿 透深度以內,金屬中的傳道電子將入射的光波能量轉化為焦耳熱能,但是由於穿透的深度很 小,因此電子的耗散的總能量也很少。強反射則是指由於技能書的表面的反射率比透明的媒 質高得多,大部分的入射能量都會被金屬的表面反射。各種金屬因其自由電子的密度不同, 反射光波的能力也會不同。在一般情況下,自由電子的密度越大,即電導率越大,反射率也就越高。

❺ 金屬物質受激光照射時會發生什麼變化

要看激光的功率和波長了,依次可能產生光電效應、直接電離、燒穿等變化

❻ 影響激光切割精度的要素都有哪些

作為鈑金激光加工行業最關心的問題是在提率的前提如何提高激光加工的精度,眾所周知,激光切割精度是衡量一台激光切割機好壞的一個重要組成部分,事實上,金屬激光切割機的精度並非完全取決於設備本身,而是由很多方面因素組成,今天我們來討論一下影響激光切割精度的幾大要素:
一、通過光學聚焦的原理,我們都知道激光光束為錐形,也因此切出來的縫隙也是錐形,在這種情況下,厚度0.3MM的不銹鋼就會比2MM的切縫小的多。這就是影響金屬激光切割機切割精度的一大要素——取決於激光光束的形狀。在這種錐形的激光光束條件下,工件厚度越大,精度也就會越低,因此切縫越大。
二、當錐形的激光光束聚集在一起之後,此時的光斑會越變越小,因此該激光切割的精度也變得越來越高,特別是切縫的幅面也就變得越來越小。在這個時候最小的光斑可以達到0.01mm。這也是影響激光切割機切割精度的要素之一。
三、在這樣的情況下,不同材質的切割精度也稍有不同。即使是同一材質,如果材料的成分不同,切割的精度也會有差異。因此,工件材質對激光切割精度也有一定的影響。
四、其實,即便是簡單的工作台,高精度的工作台,也會導致高精度的激光切割效果,所以機床穩定性是保證激光加工精度提高的另一個重要因素。
綜合以上四大因素,所以選擇激光切割機的朋友們在購買激光切割機的時候需要根據自己的實際情況來選購適合自己的經濟的激光切割機。

❼ 金屬對什麼波段的激光容易吸收具體原理是什麼

500~1000nm左右的波長激光
因為該頻率段的光子能量對應金屬表面自由電子的能級,具體看光版與物質相互作用權的理論解釋。
例外,實際應用中激光加工(焊接、切割、熔融、淬火)等用的波段要比這個再高一個數量級,因為遠紅外波段的激光主要呈現的是熱效應。

❽ 對於金屬材料影響材料吸收率的因素有哪些

響的因素非常之多,牛仔布料、適宜非金屬打標(用二氧化碳激光)專,能量過小將導致打標深屬度不夠,但是,表現為清晰度不好 2、碳鋼(常用的黑色金屬:木材,玻璃,還有:主要分為激光方面和材料方面 一,發散角越小越好、激光模式(00模最好) 3、焦距、不適宜打標的材料: 1,如ABS、發散角:不銹鋼,也就可以打得越精細 4,也越精細 二、適宜打標的材料:各類塑料、材料方面 激光屬於怕軟不怕硬的,一般材料硬度高一點容易打、鋁 3、激光能量的大小,硬度高一點的效果好) 2:銅、有機玻璃等,焦距越短則光斑越小、激光方面、雞蛋殼表面。 1

❾ 影響光纖激光切割機切割金屬質量的因素有哪些

因素很多,光纖光纜等相關的,最好用達標高質量的,這樣才可以保障傳輸,我們工地用菲尼特的。
1、激光的輸出功率及模式
激光的輸出功率越高,切割的質量在同樣厚度的板材上切割效果越好。激光的切割模式與材料的契合度越高,切割的質量越好。
2、金屬材料的厚度
金屬激光切割機適合於切割薄板,在12mm以下的碳鋼和6mm以下的不銹鋼切割效果明顯,質量最好,而且效率也能夠保證。例如在材料厚度1mm的時候,材料切口極為光滑。
3、金屬表面光滑程度
一般來說,材料表面越平整,切割的質量越好。大族粵銘激光通過自主研發,其金屬激光切割機擁有自動感應系統,能夠根據材料的不同厚度自動調整切割頭的高度。
4、切割時的焦點位置
很簡單的道理,金屬激光切割機切割時的焦點對好了,切割的精度和准確度才能夠達到要求。
5、切割的加工速度
不管激光切割什麼樣的材料,如果能夠使切割速度和材料的吻合度達到最好,那麼此時的切割效果是最好的,過快和過慢都會影響金屬激光切割機的加工效果。
6、輔助氣體壓力和種類
壓力越高,氣體的純度越高,材料粘附的渣滓越少,切割口越光滑。氣體類型不同,切割的速度和效果不同。一般來說,氧氣的切割速度最快,氮氣的切割效果最好,空氣的切割成本最低。

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