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供應(yīng)激光切割

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上海市激光切割廠家

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激光應(yīng)用于切割和焊接薄金屬板已有30年了,通過聚焦光束局部地加熱材料。這種方法靈活性好,經(jīng)濟(jì)效益高,在很多工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域大放異彩。

使用平均輸出功率為150W的CO2激光器(Coherent公司的K-150型),通過聚焦光路在玻璃表面形成橢圓型的聚焦點(diǎn),橢圓的聚焦焦點(diǎn)保證了激光能量在切割線兩側(cè)的均勻的和化的分布。玻璃強(qiáng)烈地吸收10.6微米的激光,所以幾乎所有的激光能量都被玻璃表面15微米吸收層所吸收,相對(duì)玻璃表面移動(dòng)激光光點(diǎn)形成所需的切割線。選擇合適的移動(dòng)速度,保證既有足夠的激光熱量在玻璃上形成局部的應(yīng)力紋樣分布(設(shè)定的切割線),同時(shí)又不會(huì)將玻璃融化。激光切割中另一個(gè)關(guān)鍵部件是淬火氣(水)嘴,隨著激光光點(diǎn)的移動(dòng),淬火氣(水)嘴將冷空氣(水)吹到玻璃表面,對(duì)受熱區(qū)域進(jìn)行快速淬火,玻璃將沿著應(yīng)力的方向產(chǎn)生斷裂,從而將玻璃沿著設(shè)定的方向分離。


      需要說明的是,為了引發(fā)玻璃產(chǎn)生斷裂,需要首先用機(jī)械法在切割線的起點(diǎn)劃出微小的起始裂痕。

選擇不同的激光功率、光點(diǎn)掃描速度等加工參數(shù),應(yīng)力引致的斷裂深度可達(dá)100微米到數(shù)毫米,意味著使用激光法可一步切割深度為100微米到數(shù)毫米的玻璃。因?yàn)檫@個(gè)過程依賴于熱致機(jī)械應(yīng)力,斷裂深度和切割速度與材料本身的膨脹系數(shù)很有關(guān)系。一般說來,適用于激光法進(jìn)行切割的玻璃的膨脹系數(shù)最小應(yīng)為3.2x10-6K-1,所幸的是,多數(shù)普通玻璃都滿足這個(gè)要求。

     與傳統(tǒng)的機(jī)械切割法相比,這種新的方法有幾個(gè)重要的優(yōu)點(diǎn)。首先,這是一步即可完成的、干燥的加工過程。邊緣光滑整齊,不需要后續(xù)的清潔和打磨。并且,激光引致的分離過程產(chǎn)生高強(qiáng)度、自然回火的邊緣,沒有微小裂痕。使用這種方法,避免了不可預(yù)料的裂痕和殘破,降低了次品率,提高了產(chǎn)量。定性地描述在一張1.5毫米厚的玻璃片上三個(gè)不同的切痕之間的動(dòng)態(tài)差異。玻璃切割的邊緣干凈沒有裂片和裂痕,不需要后續(xù)處理工序。因?yàn)榧す馐欠墙佑|工具,沒有工具的磨損問題,從而可

保證持續(xù)、均勻的切割厚度和邊緣質(zhì)量。作為比較,3(b)顯示了使用金屬輪進(jìn)行切割的邊緣,可以看到沿著切割線存在各種殘余張力成份。3(c)是金剛石砂輪切割的結(jié)果,可看到很多微小的裂痕,對(duì)于許多應(yīng)用來說,需要打磨切割邊緣。

      為了定量地評(píng)價(jià)邊緣質(zhì)量,根據(jù)ISO3274,應(yīng)使用Stylus輪廓測(cè)量?jī)x對(duì)激光切割的邊緣進(jìn)行測(cè)量。測(cè)量顯示,平均粗糙度(Ra)小于0.5微米。邊緣強(qiáng)度因?yàn)檫吘壻|(zhì)量,以及加熱/淬火過程中的自然回火效應(yīng),激光切割的邊緣強(qiáng)度非常高。采用這種新方法,與機(jī)械法加工后又打磨的樣品相比,邊緣強(qiáng)度提高了30%左右。

      限制激光切割機(jī)切割速度的有3個(gè)因素:玻璃的厚度、材料的熱膨脹系數(shù)以及激光器的輸出功率。在這個(gè)測(cè)試中,我們使用150W輸出功率的CO2激光器切割a=7.2x10-6、厚度為1.1mm的玻璃,直線切割,速度為500mm/秒。作為比較,硬質(zhì)金屬輪切割同樣厚度同種玻璃的速度可達(dá)1500mm/秒。但是,即使是在注重速度的應(yīng)用中,這種差異也將被激光切割所帶來的經(jīng)濟(jì)性和質(zhì)量?jī)?yōu)勢(shì)所彌補(bǔ)。同時(shí),我們都相信,進(jìn)一步的加工過程優(yōu)化以及采用更高輸出功率的激光器進(jìn)行切割都會(huì)容易地將加工速度提高2至3倍。因?yàn)榱押凼堑匮刂す夤馐鶆澇龅暮圹E,激光引致的分離可以切劃出非常的曲線圖案。

     事實(shí)上,我們所做的實(shí)驗(yàn)也證明了無論直線或是曲線,激光切割都能連續(xù)地、地完成設(shè)定圖案,重復(fù)性可達(dá)+50μm。所以激光可以進(jìn)行曲線和三維圖形的切割。


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