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目前,民用激光發(fā)生器由于制造成本等原因,所發(fā)出的激光光束都具有一定的發(fā)散角,呈“錐形”。當(dāng)“錐形”的高度改變時(shí)(相當(dāng)于激光切割機(jī)光路長度改變),聚焦透鏡表面的光束橫截面面積也隨之改變。此外,光還具有波的性質(zhì),因此,不可避免地會(huì)出現(xiàn)衍射現(xiàn)象,衍射會(huì)使光束在傳播過程中發(fā)生橫向擴(kuò)展,該現(xiàn)象存在于所有的光學(xué)系統(tǒng)中,能夠決定這些系統(tǒng)在性能方面的理論極限值。循環(huán)水的更換和水箱清洗:在機(jī)器工作前一定保證激光管充滿循環(huán)水,循環(huán)水的水質(zhì)及水溫直接影響激光管的使用壽命。由于高斯光束呈“錐形”和光波的衍射作用,當(dāng)光路長度變化時(shí),作用在透鏡表面的光束直徑時(shí)刻發(fā)生著變化,這就會(huì)引起焦點(diǎn)大小和焦點(diǎn)深度的變化,但對焦點(diǎn)位置的影響很小。如果焦點(diǎn)大小和焦點(diǎn)深度在連續(xù)加工中發(fā)生變化,必然會(huì)對加工產(chǎn)生很大影響,比如,會(huì)造成切割縫寬度不一致、在相同切割功率下會(huì)割不透或燒蝕板材等 。
激光切割是將從激光器發(fā)射出的激光,經(jīng)光路系統(tǒng),聚焦成高功率密度的激光束。激光束照射到工件表面,使工件達(dá)到熔點(diǎn)或沸點(diǎn),同時(shí)與光束同軸的高壓氣體將熔化或氣化金屬吹走。
對于容易受熱破壞的脆性材料,通過激光束加熱進(jìn)行高速、可控的切斷,稱為控制斷裂切割。這種切割過程主要內(nèi)容是:激光束加熱脆性材料小塊區(qū)域,引起該區(qū)域大的熱梯度和嚴(yán)重的機(jī)械變形,導(dǎo)致材料形成裂縫。操作者須經(jīng)過培訓(xùn),熟悉切割軟件,設(shè)備結(jié)構(gòu)、性能,掌握操作系統(tǒng)有關(guān)知識(shí)。只要保持均衡的加熱梯度,激光束可引導(dǎo)裂縫在任何需要的方向產(chǎn)生。
為進(jìn)一步提高激光切割速度,可根據(jù)空氣動(dòng)力學(xué)原理,在提高噴嘴壓力的前提下不產(chǎn)生正激波,設(shè)計(jì)制造一種縮放型噴嘴,即拉伐爾(Laval)噴嘴。為方便制造可采用如圖4的結(jié)構(gòu)。德國漢諾威大學(xué)激光中心使用500WCO2激光器,透鏡焦距2.5〃,采用小孔噴嘴和拉伐爾噴嘴分別作了試驗(yàn),見圖4。試驗(yàn)結(jié)果如圖5所示:分別表示NO2、NO4、NO5噴嘴在不同的氧氣壓力下,切口表面粗糙度Rz與切割速度Vc的函數(shù)關(guān)系。長沙瑞爾機(jī)電設(shè)備有限公司的激光雕刻切割機(jī)的保養(yǎng)和注意事項(xiàng):風(fēng)機(jī)的清潔風(fēng)機(jī)長時(shí)間的使用,會(huì)使風(fēng)機(jī)里面積累很多的固體灰塵,讓風(fēng)機(jī)產(chǎn)生很大噪聲,也不利于排氣和除味。從圖中可以看出NO2小孔噴嘴在Pn為400Kpa(或4bar)時(shí)切割速度只能達(dá)到2.75m/min(碳鋼板厚為2mm)。NO4、NO5二種拉伐爾噴嘴在Pn為500Kpa到600Kpa時(shí)切割速度可達(dá)到3.5m/min和5.5m/min。應(yīng)指出的是切割壓力Pc還是工件與噴嘴距離的函數(shù)。由于斜激波在氣流的邊界多次反射,使切割壓力呈周期性的變化。