金屬材料激光加工過(guò)程中的四大階段金屬激光切割加工

目前，中國(guó)的工業(yè)激光產(chǎn)業(yè)中工業(yè)應(yīng)用占比達(dá)到 60%。激光在工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域增長(zhǎng)的核心驅(qū)動(dòng)力，是激光加工工藝對(duì)傳統(tǒng)加工工藝的不斷滲透和替代。激光加工向著高能量發(fā)展，光纖激光器可達(dá) 6 萬(wàn)瓦，已經(jīng)能實(shí)現(xiàn)商用。金屬激光切割加工同時(shí)，激光加工圍繞著高效率、大尺寸的宏觀加工，以及高峰值功率、窄脈寬如皮秒、飛秒等小尺寸精密微納加工的兩個(gè)方向發(fā)展。

工業(yè)化生產(chǎn)、生產(chǎn)加工對(duì)精度的要求越來(lái)越高。在這種情況下，如何生產(chǎn)精密加工的金屬?gòu)?fù)合材料零件成為金屬?gòu)?fù)合材料制造企業(yè)必須解決的關(guān)鍵問(wèn)題之一。在眾多金屬?gòu)?fù)合材料的生產(chǎn)加工中，激光設(shè)備因其加工高效率、高精度而被廣泛運(yùn)用。

在使用激光打標(biāo)機(jī)加工金屬工件時(shí)，其加工過(guò)程總體上為激光束在加工金屬表面進(jìn)行聚焦，金屬材料吸收能量溫度升高發(fā)生液化或氣化。在加工過(guò)程中，受熱而產(chǎn)生的金屬蒸氣會(huì)在加工位置處產(chǎn)生高壓，在壓力的作用下加工區(qū)域的金屬液體和氣體會(huì)向外噴出，凝固在加工位置附近。柳州激光切割具體而言該過(guò)程可以劃分為以下4個(gè)階段。

1，激光加熱激光束首先在金屬工件表面進(jìn)行聚焦形成激光光斑，由菲涅爾吸收原理可知，在距離金屬材料加工表面幾納米深度的位置處激光能量進(jìn)行聚集。金屬中的自由電子開(kāi)始吸收光子能量進(jìn)而與金屬晶格發(fā)生碰撞，產(chǎn)生晶格熱能，金屬材料表面溫度升高。

2，表面熔化和氣化隨著激光加工處溫度上升，加工表面材料出現(xiàn)熔化層，熔化層下為熱影響區(qū)。此階段激光能量逐漸進(jìn)入到金屬材料的更深處，被加工處材料逐漸會(huì)被氣化，金屬層更快的暴露出來(lái)。新的金屬材料裸露層會(huì)加速對(duì)激光能量的吸收，熱影響區(qū)的金屬升溫進(jìn)行熔化進(jìn)而轉(zhuǎn)化為新的熔化層，而相對(duì)應(yīng)的，新的熱影響區(qū)繼續(xù)向下移動(dòng)。

3，材料排出 激光打標(biāo)機(jī)加工過(guò)程中由于加工區(qū)域內(nèi)部金屬溫度逐漸升高，被加工金屬材料逐漸出現(xiàn)液化、氣化現(xiàn)象，加工區(qū)域內(nèi)部壓力增大，產(chǎn)生一個(gè)向外的作用力，進(jìn)而將氣化的金屬蒸氣和液化的金屬液體從加工區(qū)域內(nèi)部噴射出來(lái)，擴(kuò)散到加工區(qū)域周圍。

4，重新凝固激光加工過(guò)程中加工區(qū)域內(nèi)部液化和氣化的金屬材料在高壓作用下被噴射出來(lái)，離開(kāi)加工區(qū)域內(nèi)部的金屬材料會(huì)聚集在加工區(qū)域周圍。由于加工區(qū)域周圍部分的溫度小于加工區(qū)域內(nèi)部的溫度，被噴射出來(lái)的金屬材料開(kāi)始進(jìn)行凝固，激光切割廠家逐漸形成新的微觀表面結(jié)構(gòu)。激光加工技術(shù)已經(jīng)非常普及，隨著激光技術(shù)和激光應(yīng)用領(lǐng)域的發(fā)展和需求，更高精密度的激光微納加工技術(shù)已經(jīng)應(yīng)運(yùn)而生。