鐵氧體切割的主要工藝

1.鐵氧體切割-汽化切割

在高功率密度激光束的加熱下，材料表層溫度上升到沸點溫度的速度很快，可以避免熱傳導(dǎo)引起的熔化，使部分材料蒸發(fā)成蒸汽而消失，部分材料被輔助氣流從狹縫底部作為射流吹走。一些不可熔化的材料，如木材、碳素材料和一些塑料，都是用這種鐵氧體切割方法切割成型的。

在蒸發(fā)的過程當(dāng)中，蒸汽帶走熔化的顆粒并帶走碎片，形成孔洞。在汽化過程當(dāng)中，約40%的物質(zhì)變成蒸汽消失，而60%的物質(zhì)以液滴的形式被氣流帶走。

2.鐵氧體切割-熔化和切割

當(dāng)入射激光束的功率密度高于一定值時，激光束照射點處的材料內(nèi)腔蒸發(fā)，形成空穴。這個小孔一旦形成，就會充當(dāng)黑體吸收入射光束的所有能量?？妆蝗廴诮饘俦诎鼑?，然后與光束同軸的輔助氣流帶走孔周圍的熔融材料。隨著工件的移動，小孔沿切割方向同步移動，形成狹縫。鐵氧體切割激光束繼續(xù)沿著接縫的前沿照射，熔融材料被連續(xù)地或脈動地從接縫吹走。

3.鐵氧體切割-氧化熔化和切割

一般來說，惰性氣體用于切割。如果改用氧氣或其他活性氣體，材料在激光束的照射下會被點燃，它會與氧氣發(fā)生激烈的化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生另一種熱源，稱為鐵氧體切割。具體描述如下:

(1)在激光束的照射下，材料表層被迅速加熱到著火溫度，然后與氧氣發(fā)生激烈的燃燒反應(yīng)，釋放出大量的熱量。在這種熱量的作用下，材料內(nèi)部形成充滿蒸汽的孔洞，孔洞周圍是熔化的金屬壁。

(2)燃燒物質(zhì)轉(zhuǎn)移到爐渣中控制氧氣和金屬的燃燒速度，氧氣通過爐渣擴散到點火前沿的速度對燃燒速度也有很大影響。氧氣流量越大，燃燒化學(xué)反應(yīng)和排渣越快。當(dāng)然氧氣流量越高越好。過高的流速將造成狹縫出口處的反應(yīng)產(chǎn)物(即金屬氧化物)快速冷卻，這也不利于切割質(zhì)量。

(3)顯然，鐵氧體切割過程當(dāng)中有兩個熱源，即激光照射能量和氧氣與金屬發(fā)生化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的熱能。據(jù)估計，切削鋼材時，氧化反應(yīng)釋放的熱量約占切削所需總能量的60%。顯然，與惰性氣體相比，使用氧氣作為輔助氣體可以獲得更高的切割速度。

(4)在用兩種熱源進行鐵氧體切割的過程當(dāng)中，如果氧氣的燃燒速度高于激光束的移動速度，狹縫就顯得又寬又粗糙。如果激光束的移動速度快于氧氣的燃燒速度，狹縫就會變窄變光滑。

4.鐵氧體切割-控制斷裂切割。

對于易受熱損壞的脆性材料，用激光束加熱進行高速可控切割，稱為可控斷裂切割。這種切割過程的主要內(nèi)容是:激光束加熱脆性材料的小區(qū)域，使該區(qū)域產(chǎn)生較大的熱梯度和劇烈的機械變形，從而使材料產(chǎn)生裂紋。只要保持平衡的加熱梯度，激光束就可以將裂紋導(dǎo)向任何需要的方向。

要注意的是，這種受控斷裂切割不適合切割尖角和角邊。切割特大號封閉形狀不容易成功?？刂茢嗔训那懈钏俣纫?，不需要太高的功率，否則會造成工件表層熔化，破壞狹縫邊緣。主要控制參數(shù)是激光功率和光斑尺寸。