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陶瓷激光切割机的基本知识和注意事项

[时间:2014-05-07 浏览次数:3893]

陶瓷激光切割机一般用于瓷器类的雕刻、切割加工。

陶瓷激光切割机

激光切割陶瓷由于具有非接触、柔性化、自动化及可实现精密切割和曲线切割、切缝窄、速度快等特点,同传统的切割方法如金刚石砂轮切割法相比,是一种有巨大应用价值和发展潜力的理想陶瓷加工方法。但是,陶瓷属硬、脆材料,热稳定性较差,切割时易形成重铸层和裂纹,降低了基体原有的优良性能。

现有的陶瓷无裂纹切割方法基本上采用(CO2或Nd:YAG)激光,在单脉冲能量不变的前提下,压缩脉宽至ns级,脉冲频率提高至10~20KHz级。其显著缺点是设备能力要求高,往往要求多道重复切割或预加工,实用切割效率低,随着切割速度的增加,熔渣从平面形态向有方向性的波纹形态转变;低速到高速切割时单个脉冲的叠加程度的降低,使熔渣从平面状态转变成为断续状态。切断方式也从气化和融化转化为附加部分热振而引起的断裂,部分热振引起的断裂。当切割速度相同时,复合高速气流断口的熔渣方向性更明显。同时高速气流具有比同轴气流更明显的去除渣层作用,促进了熔渣脱落,熔渣脱落后,亚层呈现的重铸层形貌,由于热振在切口深度方向形成的重铸层是一致的。

注意事项:

高速气流体现了对激光与陶瓷相互作用区一定的冷却作用,使激光与陶瓷互相作用产生的热量向基体内部的传导深度降低,从而使由于受热融化快速冷却而产生的重铸层厚度下降。当切割速度增大到一定值时,脉冲叠加程度下降,单位长度热作用时间降低,甚至部分依靠热振促成基体断裂;脉冲休止时间内,激光割嘴运动距离超过光斑直径,脉冲激光叠加作用消失,单个脉冲单独作用时,其温度梯度大,热传导时间短,从而使高速气流的冷却作用变得不明显。

在脉宽为0.3ms,复合作用超音速切割气流的前提下,平均功率是影响重铸层厚度的最主要因素,切割速度次之,脉冲频率再次。平均功率是决定单脉冲峰值能量的关键因素,峰值能量又是决定温度梯度即热传导深度的关键因素;脉冲频率的增加可以提高脉冲搭接程度,但并不一定引起热量累积和向切口两侧传导的当量增加;切割速度的提高本质上在于降低脉冲重叠导致的热量累积,直至达到单个脉冲所能切断的陶瓷厚度。所以选定合适平均功率,辅以切割速度及脉冲频率的匹配是获得较小重铸层厚度的先决条件。

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