激光切割的主要應(yīng)用及公道工作參數(shù)
激光切割主要用于穿孔、切割(見(jiàn)激光切割)、劃片、焊接(見(jiàn)激光焊)微調(diào)和動(dòng)平衡校正等方面。穿孔加工主要是加工小孔,孔徑范圍一般為0.01~1毫米,最小孔徑可達(dá)0.001毫米,可用于加工鐘表寶石軸承孔、金剛石拉絲???、發(fā)動(dòng)機(jī)噴嘴小孔和哺乳瓶乳頭小孔等。切割的應(yīng)用也很廣,不僅用于多種難加工金屬材料的切割或板材的成形切割,而且大量用于非金屬材料的切割,如塑料、橡膠、皮革、有機(jī)玻璃、石棉、木材、膠合板、玻璃鋼、布料、人造纖維和紙板等。切割的優(yōu)點(diǎn)是速度快,切縫窄(0.1~0.5毫米),切口平整,無(wú)噪聲。劃片的應(yīng)用主要是在集成電路制造中分割制成的晶片。此外,激光快速微量去除材料的這一特點(diǎn),還可用于薄膜和厚膜電阻微調(diào)、樂(lè)器簧片調(diào)諧、旋轉(zhuǎn)體(如透平葉輪、陀螺儀、微電機(jī)和鐘表擺輪等)的動(dòng)平衡校正等。激光加工還用于劃線、刻標(biāo)記、材料表面熱處理和材料沉積等。
激光切割的公道工作參數(shù)
除精細(xì)切割如切割硅片可用YAG固體激光器外,激光切割一般采用CO2以激光器,其工作參數(shù)主要有切割速度、切縫寬度和切割厚度。
(l)激光切割速度 它隨激光功率和噴氣壓力增大而增加,而隨被切材料厚度增加而降低。切割6mm厚度碳素鋼鋼板的速度達(dá)到2.5m/min,而厚度為12mm的鋼板僅為0.8m/min。切割15.6mm厚的膠合板為4.5m/min,切割35mm厚的丙烯酸酯板的速度則達(dá)27m/min。
(2)切縫寬度 一般在0.5mm左右,它與被切材料性質(zhì)及厚度、激光功率大小、焦距及焦點(diǎn)位置、激光束直徑、噴吹氣體壓力及流量等因素有關(guān),其影響程度大致與對(duì)打孔直徑的影響相似。切割精度可達(dá)±0.02~0.01mm。
(3)切割厚度 它主要取決于激光輸出功率。切割碳素鋼時(shí),1kW級(jí)激光器的極限切割厚度為9mm,1.5kW級(jí)為12mm,2.5kW級(jí)為19mm;2.5kw級(jí)切割不銹鋼的最大切割厚度則為15mm。對(duì)于厚板切割則需配置3kw以上的高功率激光器。
(4)輔助氣體進(jìn)步切割效率和切口質(zhì)量 由于金屬表面的激光反射率可高達(dá)的95%,使激光能量不能有效地射進(jìn)金屬表面。噴吹氧氣或壓績(jī)空氣能促進(jìn)金屬表面氧化,可進(jìn)步對(duì)激光的吸收率來(lái)進(jìn)步切割效率。增加吹氧壓力還可使切縫減小,切割石英時(shí),吹氧可防止再粘結(jié)。切割易燃材料時(shí),可噴惰性氣體防止燃燒,切割帶有金屬夾層的易燃材料,宜采用伍紹空氣。當(dāng)吹氣壓力未超過(guò)某一數(shù)值時(shí),增加壓力可增大切割厚度。
對(duì)于熔點(diǎn)低、分解點(diǎn)低及導(dǎo)熱性差的塑料、纖維、木材、布料等,一般應(yīng)采用長(zhǎng)焦距的鍺透鏡來(lái)聚焦激光束。