大型激光切割加工技术可分为四类:激光蒸发切割、激光熔化切割、激光氧气切割和激光切割和控制断裂。
1、激光汽化切割
大型激光汽化切割采用高能密度激光对工件进行加热,在很短的时间内使温度迅速升高,达到材料的沸点,材料开始汽化,并形成蒸汽。蒸汽喷出的速度很大,当蒸汽喷出时,在材料上形成一个切口。物料的蒸发温度通常是非常高的,因此激光蒸发切割需要很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、激光氧气切割
激光氧气切割原则与氧乙炔切割相似。以激光作为热源,以氧气等活性气体作为切削气体。喷射气体一方面与切割金属发生氧化反应,放出大量的氧化热;另一方面将反应区内熔化的氧化物和熔化物喷射出来,在金属上形成切口。因为在切削过程中的氧化反应会产生大量的热,所以激光氧气切削只需要1/2的熔融切削能量,而熔融切削速度要比激光蒸发切削和熔融切削快得多。
主要应用于碳钢、钛钢、热处理钢等易氧化金属材料的大型激光加工。
3、激光划片与控制断裂
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。
利用激光刻槽过程中产生的陡峭温度分布,产生脆性材料的局部热应力,从而使材料沿小凹槽断裂。
4、激光熔化切割
激光熔化切割时,用激光加热使金属材料熔化,然后通过与光束同轴的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。激光熔化切割不需要使金属完全汽化,所需能量只有汽化切割的1/10。
激光熔化切割主要用于大型激光加工厂家中的不锈钢、钛、铝及其合金等不易氧化的材料和活性金属的切割。