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数控切割机可分为干式切割和湿式切割

来源:http://www.168cnc.com  发布时间:2011-12-7 16:06:50  
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数控切割机可分为干式切割和湿式切割:

    在过去的数年中,激光在许多应用中越来越流行,主要是由于它们具备柔性及加工速度。然而,今天传统激光器已经达到了它们的极限,在面对更精密的应用如晶圆划片时,会产生显著的污染,较低的生产率,以及热量问题。而一种新的方法能够克服这些问题,通过将激光束同水刀结合起来。通过利用水,切割深度得到增加,污染被防止,热影响也不复存在了。和传统基于激光的技术相比的不同,水刀导引激光在目前无法通过激光完成的应用中获得了成功。

  基本原理

  激光通过镜片聚焦,使得焦点处的能量密度足够烧蚀材料。对于材料加工来说,焦点控制系统对于使激光正确作用于工件来说是必要的,因为景深是有限的。因此工作区域一般来说小于1mm。这即使对低功率,有限衍射的激光而言也是一个问题。
  为了创造平行的激光束,激光通过水聚焦于喷嘴中,其中一根头发丝般粗细,低压水射流被生成。激光束完全被包含在水刀中,因为总的内部反射在水/空气介面上,并被引导到切口的底部,只带来极小的能量损失(见图1,右)。水刀的直径并不随着其长度而变化,其长度大概是射流直径的1000倍左右。因此,工作区域相对传统激光器来说要长得多(最长可达数厘米)。由于不需要焦距控制,因而能加工波纹形工件。数毫米宽度及深度的微切口能够被得到,且切割边缘平行。

  因为水刀引导激光束的直径只由喷嘴的孔口直径决定,传统激光切割中通常源于光束椭圆率,散光以及偏振的切割不一致以及方向性依赖等问题,在这里都不存在了。

  传统激光:热效应和污染

  连续波形式的激光不适用于精密加工当中,因为激光的功率集中再一个小点上,在材料上产生了大量的热量累积。脉冲激光,如果减少了热量累积,仍然会产生热影响区(HAZ),因为每个脉冲将热量累积传递到材料当中。这一热影响区所带来的负面影响有材料氧化,微裂缝,结构变形,以及低断裂强度等。减小脉冲间隔能防止热影响区形成,但这些种类的激光在加工速度上非常缓慢,因此不能应用于大批量的生产当中。

  第二个主要问题是污染,由于熔化及凝结后的材料仍残留在切口及切割表面。为了消除它们,有限气压(20bar)的辅助气流通常在激光束附近被生成。但是,这一气流并不十分有效,因为仅有一小部分的气体穿透进入切口。除了切口附近的碎屑,还有熔化颗粒以及蒸发材料在表面的沉积(见图2)。完全避免污染的唯一一种方式是在切割过程中加入保护涂层,但这一方案通常不被使用,因为附加的一些步骤会带来额外的费用。

  水刀引导式激光:无损加工方式

  水刀引导激光使用脉冲激光,因而在两个激光脉冲之间,水射流对切割边缘进行冷却。因为热量不能在材料中累积,热影响区可忽略不计。水射流也被用于材料取出。这相对于气体辅助的取出方式要更为有效,因为水刀包含更高等级的动能。大多数熔化的材料被水射流清除,只有一小部分碎屑存留下来。为了避免沉积,在工件表面会产生一层很薄的水膜。落在薄膜上的颗粒很快冷却并无法粘结在工件的表面。采用保护性水膜的同时不可使用传统干式激光,这主要出于焦距灵敏度和功率损失的原因。

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