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金属激光切割机切割金属材料的微观分析

2013.08.24 547 字号
        金属激光切割机是现在比较常用的激光切割设备,它能够对很多种材料进行快速切割以及焊接。可能很多人都已经比较了解金属激光切割机的切割原理,但是对于切割金属财力哦的微观分析又是怎么样的呢?下面我们就分别给大家介绍下。
       
        金属激光切割机的原理:激光发生器产生的激光束聚焦成很小的光点其最小直径(可小于0.1mm),使焦点处达到很高的功率密度(可超过106W/cm2)。这时光束输入(由光能转换)的热量远远超过被材料反射、传导或扩散部分,材料很快加热至汽化温度,蒸发形成孔洞。随着光束与材料相对线性移动,使孔洞连续形成宽度很窄(如0.1mm左右)的切缝。切边热影响很小,基本没有工件变形。切割过程中还添加与被切材料相适合的辅助气体。钢切割时得用氧气为辅助气体与溶融金属产生放热化学反应氧化材料,同时帮助吹走割缝内的熔渣。
     
       金属激光切割机切割金属材料的微观分析如下。
在实际的金属中,传导电子和进行热扰动的晶格或缺陷如果发生碰撞,则会将入射的光波能量不可逆地转化为焦耳热能。因此,金属激光切割机的光波在金属中进行传播的时候,会被金属强烈地吸收掉。

  当光能照射到清洁光滑的金属表面时,金属中存在的那些自由电子将会在光波电磁场的作用下被迫产生振动,从而生成次波,这些次波构会产生很强的反射波和较弱的透射波,随后这些透射波便会被很快地吸收掉。

  我们由物理光学原理可以知道,金属材料的折射率一定是复数,所以光波在金属中进行传播的时侯,定义的光波振幅的衰减到表面振幅的1/e处的时候的传播距离就是穿透深度,这个穿透深度一般小于波长的数量级。如果一种材料是透明的,那么它的穿透的深度必须要大于它的厚度。因此可见光波只能透入金属的表面很薄的那一层内,所以在通常情况下,金属都是不透明的。

  一般金属对光波的作用的反应是强吸收和强反射。强吸收是指在小于波长的数量级的穿透深度以内,金属中的传道电子将入射的光波能量转化为焦耳热能,但是由于穿透的深度很小,因此电子的耗散的总能量也很少。强反射则是指由于技能书的表面的反射率比透明的媒质高得多,大部分的入射能量都会被金属的表面反射。各种金属因其自由电子的密度不同,反射光波的能力也会不同。在一般情况下,自由电子的密度越大,即电导率越大,反射率也就越高。
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