Verdamping snijden
Onder verhitting van een laserstraal met hoge vermogensdichtheid is de snelheid waarmee de oppervlaktetemperatuur van het materiaal stijgt tot het kookpunt zo hoog dat het voldoende is om smelten door warmtegeleiding te voorkomen, dus een deel van het materiaal verdampt in stoom en verdwijnt, en een deel van het materiaal wordt weggeblazen van de bodem van de spleet als ejecta door de hulpgasstroom. Sommige materialen die niet kunnen worden gesmolten, zoals hout, koolstofmaterialen en sommige kunststoffen, worden gesneden en gevormd door deze verdampingssnijmethode.
Tijdens het verdampingsproces neemt de stoom de gesmolten deeltjes mee en spoelt het puin weg om gaten te vormen. Tijdens het verdampingsproces verandert ongeveer 40% van het materiaal in stoom en verdwijnt, terwijl 60% van het materiaal door de luchtstroom wordt weggedreven in de vorm van gesmolten druppels.
Smelten snijden
Wanneer de vermogensdichtheid van de invallende laserstraal een bepaalde waarde overschrijdt, begint het materiaal binnen het bestralingspunt van de straal te verdampen en een gat te vormen. Zodra dit kleine gat is gevormd, zal het alle energie van de invallende straal absorberen als een zwart lichaam. Het kleine gat wordt omgeven door de gesmolten metalen wand en vervolgens neemt de hulpluchtstroom coaxiaal met de straal het gesmolten materiaal rond het gat weg. Terwijl het werkstuk beweegt, beweegt het kleine gat synchroon in de snijrichting om een spleet te vormen. De laserstraal blijft langs de voorrand van de spleet bestralen en het gesmolten materiaal wordt continu of pulserend van de spleet weggeblazen.
Oxidatie smelten
Smeltend snijden maakt over het algemeen gebruik van inert gas. Als het wordt vervangen door zuurstof of andere actieve gassen, wordt het materiaal ontstoken onder de bestraling van de laserstraal en vindt er een heftige chemische reactie plaats met zuurstof om een andere warmtebron te produceren, wat oxidatief smeltend snijden wordt genoemd. De specifieke beschrijving is als volgt:
⑴ Het oppervlak van het materiaal wordt snel verhit tot de ontbrandingstemperatuur onder de bestraling van de laserstraal, en dan vindt er een heftige verbrandingsreactie plaats met zuurstof, waarbij een grote hoeveelheid warmte vrijkomt. Onder invloed van deze warmte worden kleine gaatjes gevuld met stoom gevormd in het materiaal, en de kleine gaatjes worden omgeven door gesmolten metalen wanden.
⑵ De overdracht van het brandende materiaal in slak regelt de verbrandingssnelheid van zuurstof en metaal. Tegelijkertijd heeft de snelheid waarmee zuurstof door de slak naar het ontstekingsfront diffundeert ook een grote invloed op de verbrandingssnelheid. Hoe hoger de zuurstofstroom, hoe sneller de chemische verbrandingsreactie en de verwijdering van slak. Natuurlijk, hoe hoger de zuurstofstroom, hoe beter, omdat een te hoge stroomsnelheid zal leiden tot snelle afkoeling van het reactieproduct, namelijk het metaaloxide, bij de uitlaat van de spleet, wat ook nadelig is voor de snijkwaliteit.
⑶ Uiteraard zijn er twee warmtebronnen in het oxidatiesmelt-snijproces, namelijk de laserbestralingsenergie en de warmte-energie die wordt gegenereerd door de chemische reactie van zuurstof en metaal. Geschat wordt dat bij het snijden van staal de warmte die vrijkomt door de oxidatiereactie ongeveer 60% van de totale energie vertegenwoordigt die nodig is voor het snijden.
Het is duidelijk dat met zuurstof als hulpgas een hogere snijsnelheid kan worden bereikt dan met inert gas.
⑷ In het oxidatie-smelt-snijproces met twee warmtebronnen, als de verbrandingssnelheid van zuurstof hoger is dan de bewegingssnelheid van de laserstraal, lijkt de spleet breed en ruw. Als de bewegingssnelheid van de laserstraal sneller is dan de verbrandingssnelheid van zuurstof, is de resulterende spleet smal en glad.
Gecontroleerde breuk
Voor brosse materialen die gemakkelijk door hitte worden beschadigd, wordt het snel en controleerbaar snijden door middel van laserstraalverwarming gecontroleerd breuksnijden genoemd. De hoofdinhoud van dit snijproces is: de laserstraal verwarmt een klein gebied van bros materiaal, waardoor een grote thermische gradiënt en ernstige mechanische vervorming in het gebied ontstaat, wat resulteert in scheuren in het materiaal. Zolang de verwarmingsgradiënt in evenwicht is, kan de laserstraal de scheur in elke gewenste richting leiden.
Opgemerkt dient te worden dat dit gecontroleerde fractuursnijden niet geschikt is voor het snijden van scherpe hoeken en hoekspleten. Het is ook niet eenvoudig om te slagen in het snijden van extra grote gesloten vormen. Controleer de fractuursnijsnelheid snel en heb geen te hoog vermogen nodig, anders zal het werkstukoppervlak smelten en de spleetrand beschadigen. De belangrijkste controleparameters zijn laservermogen en puntgrootte.
