激光切割的分类:1)汽化切割利用高能量密度的激光束加热工件。在短的时间内汽化,形成蒸气。在材料上形成切口。材料的汽化热一般很大,所以激光汽化切割时需要大的功率和功率密度。激光汽化切割多用于极薄金属材料和非金属材料(如纸、布、木材、塑料和橡皮等)的切割。2)熔化切割,激光熔化切割时,用激光加热使金属材料熔化,喷嘴喷吹非氧化性气体(Ar、He、N等),依靠气体的强大压力使液态金属排出,形成切口。所需能量只有汽化切割的1/10。激光熔化切割主要用于一些不易氧化的材料或活性金属的切割,如不锈钢、钛、铝及其合金等。激光淬火是利用激光将材料表面加热到相变点以上,随着材料自身冷却,奥氏体转变为马氏体,从而使材料表面硬化的淬火技术。3)氧气切割,它是用激光作为预热热源,用氧气等活性气体作为切割气体。喷吹出的气体一方面与切割金属作用,发生氧化反应,放出大量的氧化热;另一方面把熔融的氧化物和熔化物从反应区吹出,而切割速度远远大于激光汽化切割和熔化切割。激光氧气切割主要用于碳钢、钛钢以及热处理钢等易氧化的金属材料。4)划片与控制断。激光划片是利用高能量密度的激光在脆性材料的表面进行扫描,使材料受热蒸发出一条小槽,然后施加一定的压力,脆性材料就会沿小槽处裂开。激光划片用的激光器一般为Q开关激光器和CO2激光器。控制断裂是利用激光刻槽时所产生的陡峭的温度分布,在脆性材料中产生局部热应力,使材料沿小槽断开。
焊接优点
(1)焊件位置,务必在激光束的聚焦范围内。
(2)焊件需使用夹治具时,必须确保焊件的终位置需与激光束将冲击的焊点对准。
(3)可焊厚度受到限制渗透厚度远超过19mm的工件,生产线上不适合使用激光焊接。
(4)高反射性及高导热性材料如铝、铜及其合金等,焊接性会受激光所改变。
(5)当进行中能量至高能量的激光束焊接时,需使用等离子控制器将熔池周围的离子化气体驱除,以确保焊道的再出现。
(6)能量转换效率太低,通常低于10%。
(7)焊道快速凝固,可能有气孔及脆化的顾虑。
(8)设备昂贵。
激光焊接(熔覆)变形小
主要是熔铸区域小,过渡区域小,收缩量小。那么材料在收缩过程中所产生的收缩力,不足以使整个机体变形,这就是所谓激光熔覆不变形的原因(所以当机体尺寸过小时同样会产生变形),这也是激光焊接(熔覆)的优势。
那么,这种焊接应力到哪里去了呢?它主要是释放到熔铸区域和过渡区域了。那么,这就产生了两个问题:
一是熔铸区容易产生裂纹,所以,激光熔覆对材料的延展性要求比较高,如镍基粉末;
二是过渡区应力大,由于激光焊接过程中加热快冷却快,产生的过渡区尺寸过小,造成这一区域应力集中,这就影响了激光焊接(熔覆)的结合效果。由于激光束发散角很小,具有很好的指向性,能够通过导光系统对模具表面进行的局部淬火。特别是在基体与焊材机械性能相差较大时,倾向更严重,甚至产生脱落现象,这就要求在激光熔覆时,格外注意过渡层的材质和厚度设计。
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