一、激光如何進(jìn)行材料加工
激光具有高亮度、高能量和極高方向性特點。在光源和工件之間排布著擴(kuò)束鏡、反射鏡、聚焦鏡等元件,最后是加工頭。激光通過這個光路系統(tǒng)聚焦成非常小、極具能量密度的點,通過這種方式與材料發(fā)生反應(yīng),對材料進(jìn)行加工。
二、連續(xù)切割和脈沖切割
連續(xù)切割也稱為CW(Continuous Wave)切割法: 采用連續(xù)光,是由激光泵浦源持續(xù)提供能量,長時間地產(chǎn)生激光輸出,從而得到連續(xù)激光。這種光是連續(xù)發(fā)出、沒有間隔的光波,在理想狀態(tài)下始終獲得的是最大功率。 連續(xù)激光的輸出功率一般都比較低,適合于要求激光連續(xù)工作(如激光通信、激光手術(shù)等)的場合,
脈沖切割法:脈沖光是由脈沖工作方式的激光器發(fā)出的一個光脈沖,把一個單位時間內(nèi)的激光壓縮在一個很短的時間內(nèi)輸出,得到瞬間的高能量。 它是每間隔一定時間才工作一次的方式。脈沖激光器具有較大輸出功率,適合于激光打標(biāo)、切割、測距等。( 打個比方,連續(xù)輸出的激光器平均功率是1W,就是打開后一秒鐘時間內(nèi)默認(rèn)都是1W;脈沖激光就是把1秒鐘平均功率1W的能量壓縮到微秒級別,瞬間的能量就提高了萬倍以上了。)
相比較來說:連續(xù)切割優(yōu)勢在于切割速度快。但切割質(zhì)量不太好(由于連續(xù)切割對被切割材料連續(xù)的熱量輸入變成過度的熱量輸入,影響切割質(zhì)量、尺寸精度); 而脈沖切割切割的質(zhì)量好,但速度上要比連續(xù)切割慢(通過將投入材料的熱量降到最低限,能夠進(jìn)行切割質(zhì)量高以及尺寸精度良好的加工)
(舉例說明:用4000的激光發(fā)生器,切割12mm的低碳鋼,CW切割速度為1800mm/min,但脈沖切割速度只有1000mm/min,板材越薄這種差距越大,對比越明顯。 一般情況下,如果鋼板的厚度超過16mm,CW切割就不太適用了。)
總結(jié):選擇哪種方式切,還得看產(chǎn)品的工藝要求。不過既然是激光加工,一般對精度要求都比較高,一般選擇脈沖方式切割。
(常見的脈沖激光器:固體激光器中的釔鋁石榴石(YAG)激光器、紅寶石激光器、藍(lán)寶石激光器、釹玻璃激光器、氦氖激光器、氬離子激光器 、二氧化碳激光器等。還有氮分子激光器、準(zhǔn)分子激光器等。)
三、脈寬如何影響加工效果
1、什么是脈寬:脈寬即脈沖持續(xù)時間的長短。
2、短脈沖的加工特點有哪些:持續(xù)時間長的脈沖光就好像一把鈍刀,持續(xù)時間短的脈沖光就好像一把鋒利的刀。其中脈沖越短,峰值功率越高,接觸材料時間短,力量大,加工效果干凈,熱影響更小,精度更高,就是我們常說的快準(zhǔn)狠。
3、短脈沖如何實現(xiàn)冷加工:超短脈沖寬度導(dǎo)致激光脈沖的峰值功率非常高,可以打破分子間的結(jié)合鍵,相當(dāng)于蒸發(fā)了材料。而不是像連續(xù)激光或長脈沖激光,在加工材料時吸收光輻射產(chǎn)生熱能,然后對鄰近分子傳播,熔化材料達(dá)到加工效果。所以短脈沖加工實現(xiàn)了相對意義上的冷加工。