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焊接机器人激光切割原理
来源:东莞朝洪机器人自动化有限公司 发布时间:2018-09-22 点击量:913
激光切割是利用聚焦后的激光束作为主要热源的热切割方法。该技术采用激光束照射到材料表面时释放的能量来使之熔化并蒸发。
激光切割是利用经聚焦的高功率密度激光束扫描工作表面,在极短时间内将材料局部加热到几千至上万摄氏度,使照射的材料迅速熔化,气化、烧烛或达到燃点,同时借助于光束同轴的高速气流吹除熔融物质,实现将工件割开,达到切割材料的目的。如果吹出的气体和被切割材料产生热效反应,则此反应将提供切割所需的附加能源;气流还有冷却切割面、减小热影响区和保证聚焦镜不受污染的作用。
激光切割是一种热切割过程。无论是使用二氧化碳激光器还是使用Nd:YAG激光器进行切割,其原理基本上相同的。实际应用中,激光切头中安装有一透镜可以将激光聚焦到一个很小的焦点(光斑),焦点处的功率密度极高,将焦点调整到工件表面,用以熔化或气化被切割材料。
激光能量一部分为烧灼前沿所吸收,一部分穿过切口或经烧灼前沿向切口空间反射。烧灼前沿有吸收的激光和切割过程的放热反应所加热、熔化或气化,并被气流吹除。部分热量通过热传导传入基体材料,或通过辐射损耗,以及通过对流换热被气流带走。
激光切割的一个重要因素是入射激光在工件切口烧烛前沿的吸收,它是有效进行激光切割个基础。激光的吸收决定于激光的偏振性、模式、会聚角,也决定于烧烛前沿的形状和倾角,以及材料的性质和氧化程度等。
激光切割利用高能激光束熔化或气化切口部位的材料,并用高速辅助气流将其吹除完成切割。激光切割的功率密度可达很高。激光源一般用二氧化碳激光束,工作效率为500~2500W。该功率的水平比许多家用电暖所需要的功率还要低,但是通过透镜和反射镜,激光束聚集在很小区域。能量的高度集中能够进行迅速局部加热,使材质蒸发。此外,由于能量非常集中,仅有少量热传到材质的其他部分,所造成的变形很小或没有变形。利用激光可以非常准确地切割复杂的胚料,所切割的胚料不必再作进一步的处理。
尽管高能二氧化碳激光器可以切割厚度25mm的碳钢板,但如想得到高质量的切口,板厚一般不应大于10mm。
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