常州激光切割加工與材料引起的物態(tài)變化

    激光切割加工廠家在切割薄金屬的時(shí)候，在相對(duì)調(diào)節(jié)的范圍內(nèi)，切割速度仍能保持較滿意的切割質(zhì)量，而對(duì)于厚金屬，切割速度偏慢會(huì)導(dǎo)致排出的熱熔材料燒蝕切口表面，使切面變得粗糙，達(dá)不到對(duì)切割質(zhì)量的要求。

    材料的激光加工主要是基于光熱效應(yīng)的熱加工，激光輻照材料表面時(shí)，在不同的功率密度下，材料表面區(qū)域?qū)l(fā)生各種不同的變化。這些變化包括表面溫度升高、熔化、汽化、形成匙孔以及產(chǎn)生光致等離子體等。而且，材料表面區(qū)域物理狀態(tài)的變化極大的影響材料對(duì)激光的吸收。 激光功率密度較低、輻照時(shí)間較短時(shí)，金屬吸收的激光能量只能引起材料由表及里溫度升高，但維持固相不變。只要用于零件退火和相變硬化處理。 隨著激光功率的提高和輻照時(shí)間的加長(zhǎng)，材料表層逐漸熔化，隨輸入能量增加，液-固相分界逐漸向材料深部移動(dòng)。這種物理過程主要用于金屬的表面重熔、合金化、熔覆和熱導(dǎo)型焊接。 進(jìn)一步提高功率密度和加長(zhǎng)作用時(shí)間，材料表面不僅熔化，而且汽化，汽化吳聚集在材料表面附件并微弱的電離形成等離子體，這種稀薄等離子體有助于材料對(duì)激光的吸收。

    在汽化膨脹壓力下，液態(tài)表面變形，形成凹坑。這一階段可以用于激光焊接。 再進(jìn)一步提高功率密度和加長(zhǎng)輻照時(shí)間，材料表面強(qiáng)烈汽化，形成較高電離度的等離子體，這種致密的等離子體可逆著光束入射方向傳輸，對(duì)激光有屏蔽作用，大大降低激光入射到材料內(nèi)部的能量密度。在較大的蒸氣反作用力下，熔化的金屬內(nèi)部形成小孔，通常稱之為匙孔，匙孔的存在有利于材料對(duì)激光吸收。這一階段可用于激光深熔焊接、切割和打孔、沖擊硬化等。 不同條件下，不同波長(zhǎng)激光照射不同金屬材料，每一階段的功率密度的具體數(shù)值會(huì)存在一定的差異。 就材料對(duì)激光的吸收而言，材料的汽化是一個(gè)分界線。當(dāng)材料沒有發(fā)生汽化時(shí)，不論處于固相還是液相，其對(duì)激光的吸收僅隨表面溫度的升高而有較慢的變化；而一旦材料出現(xiàn)汽化并形成等離子體和匙孔，材料對(duì)激光的吸收則會(huì)突然發(fā)生變化。 激光加工的物理基礎(chǔ)是激光與物質(zhì)的相互作用，這是一個(gè)極為廣泛的概念，既包括復(fù)雜的圍觀量子過程，也包括激光作用與各種介質(zhì)材料所發(fā)生的宏觀現(xiàn)象，如激光的反射、吸收、折射、偏振、光電效應(yīng)、氣體擊穿等。