激光切割表面粗糙度主要取决于下列三个方面:
1. 切割系统的固有参数,如光斑模式、焦距等;
2. 切割过程中可调节的工艺参数,如功率大小、切割速度、辅助气体类型和压力等;
3. 加工材料的物性参数,如对激光的吸收率、熔点、熔融金属氧化物黏度系数、金属氧化物表面张力等。此外,加工件的厚度也对激光切割表面质量有很大的影响。相对而言,金属工件的厚度越小,切割表面粗糙度等级越高。
激光切割
当聚焦的激光束照到工件上时,照射区域会急剧升温以使材料熔化或者气化。一旦激光束穿透工件,切割过程就开始了:激光束沿着轮廓线移动,同时将材料熔化。通常会用一股喷射气流将熔融物从切口吹走,在切割部分和板架间留下一条窄缝,窄缝几乎与聚焦的激光束等宽。
火焰切割
火焰切割是切割低碳钢时采用的一种标准工艺,采用氧气作为切割气体。氧气加压到高达 6 bar 后吹进切口。在那里,被加热的金属与氧气发生反应:开始燃烧和氧化。化学反应释放大量的能量(达到激光能量的五倍)辅助激光束进行切割。
激光火焰切割
激光火焰切割与激光熔化切割的不同之处在于激光火焰切割时使用氧气作为切割气体,借助氧气与加热后的金属产生化学反应而使材料进一步加热;由于该效应的存在使得在相同厚度的结构钢下采用激光火焰切割得到的切割速率比激光熔化切割会更高;此外采用该方法得到的切口质量较激光熔化切割要差,它会形成更宽的割缝、明显的粗错度、增加的热影响区和更差的边缘质量。