激光对金属有什么影响因素
❶ 选区激光融化制造金属部件的表面精度与哪些因素有关
激光切割设备的价格相当贵,约150万元以上。随着眼前储罐行业的不断发展,越来越多的行业和企业运用到 了储罐,越来越多的企业进入到了储罐行业。但是,由于降低了后续工艺处理的成本,所以在大生产中采用这种设备还是可行的。
由于没有刀具加工成本,所以激光切割设备也适用生产小批量的原先不能加工的各种尺寸的部件。激光切割设备通常采用计算机化数字控制技术(CNC)装置。采用该装置后,就可以利用电话线从计算机辅助设计(CAD)工作站来接受切割数据。
❷ 激光对金属效果和对混凝土效果一样吗
激光对物体的作用主要是极短的时间内使物体迅速升温,这个温度跟功率和时间,以及被照射物体有关;
激光对金属的作用,目前只要有两个,一是打孔,把金属熔化至气化;二是,金属表面改性,通过快速照射升温及快冷,改变金属的组织,达到特定的性能;
激光对混凝土嘛,这个还真不具体知道,不过混凝土应该没有其他的同素异构体,所以我分析只能打洞。
所以从改变结构的这点上来看,是不同的。
❸ 影响激光切割质量的主要因素有哪些
在使用激光切割机的过程中,如何最大限度保证激光切割质量呢?切割速度、焦点位置的调整、辅助气体压力、激光输出功率和工件特性等是几大影响激光切割质量的主要因素。除此之外,工件夹紧装置对保证切割质量也至关重要,因为在激光切割过程中,热和应力释放遍及整个工件,为此必须考虑采用相适应的固定工件方法,以避免引起工件移动,影响切割工件尺寸的准确性。
一、切割速度对切割质量的影响
对给定的激光功率密度和材料,切割速度符合于一个经验式,只要在通阈值以上,材料的切割速度与激光功率密度成正比,即增加功率密度可提高切割速度。这里所指的功率密度不但与激光输出功率有关,而且与光束质量模式有关。另外,光束聚焦系统的特征,即聚焦后的光斑大小也对激光切割有很大的影响。
切割速度与被切割材料的密度(比重)和厚度成反比。
当其他参数保持不变,提高切割速度的因素是:提高功率(在一定范围内,如500~2
000W);改善光束模式(如从高阶模到低阶模直至TEM00);减小聚焦光斑尺寸(如采用短焦距透镜聚焦);切割低起始蒸发能的材料(如塑料、有机玻璃等);切割低密度材料(如白松木等);切割薄型材料。
特别对金属材料而言,在其他工艺变量保持恒定的情况下,激光切割速度可以有一个相对调节范围而仍能保持较满意的切割质量,这种调节范围在切割薄金属时显得比厚件稍宽。有时,切割速度偏慢也会导致排出热融材料烧蚀口表面,使切面很粗糙。
二、焦点位置调整对切割质量的影响
由于激光功率密度对切割速度影响很大,透镜焦长的选择是个重要问题。激光束聚焦后光斑大小与透镜焦长成正比,光束经短焦长透镜聚焦后光斑尺寸很小,焦点处功率密度很高,对材料切割很有利;但它的缺点是焦深很短,调节余量小,一般比较适用于高速切割薄型材料。由于长焦长透镜有较宽焦深,只要具有足够功率密度,比较适合切割厚工件。
在确定使用何种焦长的透镜以后,焦点与工件表面的相对位置对保证切割质量尤为重要。由于焦点处功率密度最高,大多数情况下,切割时焦点位置刚处在工件表面,或稍微在表面以下。在整个切割过程中,确保焦点与工件相对位置恒定是获得稳定的切割质量的重要条件。有时,透镜工作中因冷却不善而受热从而引起焦长变化,这就需要及时调整焦点位置。
当焦点处于最佳位置时,割缝最小、效率最高,最佳切割速度可获得最佳切割结果。
在大多数应用情况下,光束焦点调整到刚处于喷嘴下。喷嘴与工件表面间距一般为1.5mm左右。
三、辅助气体压力对切割质量的影响
一般情况下,材料切割都需要使用辅助气体,问题主要牵涉到辅助气体的类型和压力。通常,辅助气体与激光束同轴喷出,保护透镜免受污染并吹走切割区底部熔渣。对非金属材料和部分金属材料,使用压缩空气或惰性气体,清除融化和蒸发材料,同时抑制切割区过度燃烧。
对大多数金属激光切割则使用活性气体(只要是O2),形成与炽热金属发生氧化放热反应,这部分附加热量可提高切割速度1/3~1/2。
在确保辅助气体前提下,气体压力大小是个极为重要的因素。当高速切割薄型材料时,需要较高的气体压力以防止切口背面粘渣(热粘渣到工件上还会损伤切边)。当材料厚度增加或切割速度较慢时则气体压力宜适当降低,为了防止塑料切边霜化,也以较低气体压力切割为好。
激光切割实践表明,当辅助气体为O2时,它的纯度对切割质量有明显影响。O2纯度降低2%会降低50%的切割速度,并导致切口质量显著变差。
四、激光输出功率对切割质量的影响
对连续波输出的激光器来说,激光功率大小和模式好坏都会对切割发生重要影响。实际操作时,常常设置最大功率以获得较高的切割速度,或用以切割较厚材料。但光束模式(光束能量在横断面上的分布)有时显得更加重要,而且,当提高输出功率时,模式常随之稍有变差。常可发现,在小于最大功率状况下焦点处却获得最高功率密度,并获得最佳切割质量。在激光器整个有效工作寿命期间,模式并不一致。光学元件的状况、激光工作混合气体细微的变化和流量波动,都会影响模式机构。
综上所述,虽然影响激光切割的因素较为复杂,但切割速度、焦点位置、辅助气体压力和激光功率及模式结构是4个最重要的变量。在切割过程中,如发现切割质量明显变差,就首先要检查以上讨论的因素并及时加以调控。
五、工件特性对切割质量的影响
对激光切割质量甚至能否切割影响最大的有如下因素:
1.材料表面反射率
对CO2激光器发射出的10.6mm远红外光束来说,非金属材料对它吸收较好,即具有高的吸收率,面金属材料则对10.6mm光束吸收较差,特别是具有高反射率的金、银、铜和铝金属等,对这类材料一般不适宜用CO2激光束,特别是连续波光束来切割。对铝、铜金属而言,要形成足够的起始功率一般需要3kW以上,以获得穿透效果所需要的初始小孔。
黑色金属钢铁类材料及镍、钛等对10.6mm的CO2光束有一定吸收率,特别是当材料表面加热到一定温度或氧化膜以后,其吸收率还会大幅度提高,从而获得较好的切割效果。
对不透明材料,吸收率=(1-反射率),与材料表面状态、温度及波长有关。
材料对光束的吸收率大小在加热起始阶段具有重要作用,但一旦工件内部小孔形成,小孔的黑体效应使材料对光束的吸收率接近100%。
2.材料表面状态
材料的表面状态直接影响对光束的吸收,尤其是表面粗糙度和表面氧化层会造成表面吸收率的明显变化。在激光切割实践中,有时可利用材料表面状态对光束吸收率的影响来改善材料的切割性能。
六、其他因素对切割质量的影响
1.割炬和喷嘴的影响
割炬的设计和制造对获得良好切割质量产生着重要影响,特别是喷嘴。
喷嘴如选用不当或维护不善易造成污染或损伤,或者由于喷嘴口的圆度不好或因热金属飞溅引起局部堵塞,都会在喷嘴中形成涡流,导致切割性能明显变差。有时,喷嘴口与聚焦光束不同轴,形成光束剪切喷嘴边缘,也会影响切边质量,增加切缝宽度和使切割尺寸错位。
对喷嘴来说,要特别注意两个问题。
(1)喷嘴直径的影响。喷嘴口大小对切割速度有一定的影响,喷嘴口大小也影响出口处压力分布。喷嘴直径增加,由于喷气流对切割区母材的强烈冷却作用使热影响区变窄,但也会导致切缝过宽,而喷嘴大小会引起准直困难,喷嘴口有被光束削截的危险,而且,切缝过窄,在高的切割速度下会阻碍熔渣的顺利排出。
(2)喷嘴与工件表面间距的影响。喷嘴与工件间距直接影响喷嘴气流与工件切缝的耦合。喷嘴口太靠近工件表面,对透镜会产生强烈的返回压力,减弱了对溅散切割产物质点的驱散能力,对切割质量有不利影响,但距离太远又会造成不必要的动能损失,对有效切割也不利。一般,喷口与工件间距控制在1~2mm为宜,现代激光切割系统的割炬都配有电感或电容式传感器反馈装置,以自动调节两者距离在预先设定的高度范围内。
2.外光路系统的影响
激光器射出的原始光束是经过外光路系统的传输(包括反射和透射),以极高的功率密度准确地照射到工件的表面。
外光路系统的光学元件应定期检查、及时调整,确保当切割炬在工件上方运行时,光束正确地传输到透镜中心并聚焦成很小的光点,对工件进行高质量切割。一旦其中任何一光学元件位置发生变化或受到污染,都会影响切割质量,甚至造成切割不能进行。
外光路镜片受到气流中杂质污染和切割区飞溅质点粘结,或者镜片冷却不足,都会使镜片发生过热,影响光束能量传输。引起光路准直度飘移而导致严重后果,透镜过热还会产生焦点失真,甚至危及透镜本身。
光学元件一旦受到污染甚至粘上切割产物小质点,对它的清理是个极为重要而往往会被忽视的问题,下面列出一些清洗要点:
(1)透镜的清洗:把擦镜头纸弯成几折,用几滴分析纯丙酮浸湿;用浸湿的镜头纸轻轻擦拭镜头表面,注意不能用手指压镜片;反复几次,直到镜片表面清洁、没有污垢和残存痕迹留在镜面;用干空气吹干;必要时可把用几滴丙酮弄湿的镜头纸卷成杆,轻轻地擦洗镜片表面,以去除重污滴。
要注意的是丙酮易从空气中吸收潮气和水分污染丙酮本身,所以要盖紧丙酮瓶,千万不要将清洗后剩下的丙酮液倒回到新的丙酮瓶中。
(2)反射镜镜片的清洗:从镜架上拆除镜片;镜面朝上,把镜头纸放在镜面上;在镜头纸上滴几滴丙酮,并轻拉镜头纸撩过镜面;反复上述工序,直至镜面清洁,无污秽和残渍留在镜面;
再把镜片装入镜座。
如果采用钼镜作反射镜,因为它不能镀层,抛光后即可直接使用,所以它可用水(肥皂水或含洗洁精的水)清洗镜面。但其他表面有镀层的镜片不能用水清洗,因为很多镀层溶解于水,镜片将遭破坏。
❹ 金属激光切割机对加工金属会造成哪些影响
基本上来说,金属都是可以使用光纤激光切割机进行切割的,不过这是有前提的,我们 必须要先了解金属的特性。导电特性是金属最显著的特征,其的表现是存在许多未被束缚住 的自由的电荷子,而对于金属来说,这些电荷子就是所谓的电子,其的运动过程构成了电流, 所以金属的电导率才会非常大,不过就算存在着电荷密度,在金属中也会很快地衰减归零, 因此我们可以认为在金属中的电荷密度为零。在实际的金属中,传导电子和进行热扰动的晶 格或缺陷如果发生碰撞,则会将入射的光波能量不可逆地转化为焦耳热能。因此,激光切割 机中的光波在金属中进行传播的时候,会被金属强烈地吸收掉。 当光能照射到清洁光滑的金属表面时,金属中存在的那些自由电子将会在光波电磁场的 作用下被迫产生振动,从而生成次波,这些次波构会产生很强的反射波和较弱的透射波,随 后这些透射波便会被很快地吸收掉。 我们由物理光学原理可以知道,金属材料的折射率一定是复数,所以光波在金属中进行 传播的时侯,定义的光波振幅的衰减到表面振幅的1/e 处的时候的传播距离就是穿透深度, 这个穿透深度一般小于波长的数量级。如果一种材料是透明的,那么它的穿透的深度必须要 大于它的厚度。因此可见光波只能透入金属的表面很薄的那一层内,所以在通常情况下,金 属都是不透明的。 一般金属对光波的作用的反应是强吸收和强反射。强吸收是指在小于波长的数量级的穿 透深度以内,金属中的传道电子将入射的光波能量转化为焦耳热能,但是由于穿透的深度很 小,因此电子的耗散的总能量也很少。强反射则是指由于技能书的表面的反射率比透明的媒 质高得多,大部分的入射能量都会被金属的表面反射。各种金属因其自由电子的密度不同, 反射光波的能力也会不同。在一般情况下,自由电子的密度越大,即电导率越大,反射率也就越高。
❺ 金属物质受激光照射时会发生什么变化
要看激光的功率和波长了,依次可能产生光电效应、直接电离、烧穿等变化
❻ 影响激光切割精度的要素都有哪些
作为钣金激光加工行业最关心的问题是在提率的前提如何提高激光加工的精度,众所周知,激光切割精度是衡量一台激光切割机好坏的一个重要组成部分,事实上,金属激光切割机的精度并非完全取决于设备本身,而是由很多方面因素组成,今天我们来讨论一下影响激光切割精度的几大要素:
一、通过光学聚焦的原理,我们都知道激光光束为锥形,也因此切出来的缝隙也是锥形,在这种情况下,厚度0.3MM的不锈钢就会比2MM的切缝小的多。这就是影响金属激光切割机切割精度的一大要素——取决于激光光束的形状。在这种锥形的激光光束条件下,工件厚度越大,精度也就会越低,因此切缝越大。
二、当锥形的激光光束聚集在一起之后,此时的光斑会越变越小,因此该激光切割的精度也变得越来越高,特别是切缝的幅面也就变得越来越小。在这个时候最小的光斑可以达到0.01mm。这也是影响激光切割机切割精度的要素之一。
三、在这样的情况下,不同材质的切割精度也稍有不同。即使是同一材质,如果材料的成分不同,切割的精度也会有差异。因此,工件材质对激光切割精度也有一定的影响。
四、其实,即便是简单的工作台,高精度的工作台,也会导致高精度的激光切割效果,所以机床稳定性是保证激光加工精度提高的另一个重要因素。
综合以上四大因素,所以选择激光切割机的朋友们在购买激光切割机的时候需要根据自己的实际情况来选购适合自己的经济的激光切割机。
❼ 金属对什么波段的激光容易吸收具体原理是什么
500~1000nm左右的波长激光
因为该频率段的光子能量对应金属表面自由电子的能级,具体看光版与物质相互作用权的理论解释。
例外,实际应用中激光加工(焊接、切割、熔融、淬火)等用的波段要比这个再高一个数量级,因为远红外波段的激光主要呈现的是热效应。
❽ 对于金属材料影响材料吸收率的因素有哪些
响的因素非常之多,牛仔布料、适宜非金属打标(用二氧化碳激光)专,能量过小将导致打标深属度不够,但是,表现为清晰度不好 2、碳钢(常用的黑色金属:木材,玻璃,还有:主要分为激光方面和材料方面 一,发散角越小越好、激光模式(00模最好) 3、焦距、不适宜打标的材料: 1,如ABS、发散角:不锈钢,也就可以打得越精细 4,也越精细 二、适宜打标的材料:各类塑料、材料方面 激光属于怕软不怕硬的,一般材料硬度高一点容易打、铝 3、激光能量的大小,硬度高一点的效果好) 2:铜、有机玻璃等,焦距越短则光斑越小、激光方面、鸡蛋壳表面。 1
❾ 影响光纤激光切割机切割金属质量的因素有哪些
因素很多,光纤光缆等相关的,最好用达标高质量的,这样才可以保障传输,我们工地用菲尼特的。
1、激光的输出功率及模式
激光的输出功率越高,切割的质量在同样厚度的板材上切割效果越好。激光的切割模式与材料的契合度越高,切割的质量越好。
2、金属材料的厚度
金属激光切割机适合于切割薄板,在12mm以下的碳钢和6mm以下的不锈钢切割效果明显,质量最好,而且效率也能够保证。例如在材料厚度1mm的时候,材料切口极为光滑。
3、金属表面光滑程度
一般来说,材料表面越平整,切割的质量越好。大族粤铭激光通过自主研发,其金属激光切割机拥有自动感应系统,能够根据材料的不同厚度自动调整切割头的高度。
4、切割时的焦点位置
很简单的道理,金属激光切割机切割时的焦点对好了,切割的精度和准确度才能够达到要求。
5、切割的加工速度
不管激光切割什么样的材料,如果能够使切割速度和材料的吻合度达到最好,那么此时的切割效果是最好的,过快和过慢都会影响金属激光切割机的加工效果。
6、辅助气体压力和种类
压力越高,气体的纯度越高,材料粘附的渣滓越少,切割口越光滑。气体类型不同,切割的速度和效果不同。一般来说,氧气的切割速度最快,氮气的切割效果最好,空气的切割成本最低。