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木材切削原理与木工刀具(260)一一木材激光切割机理!

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    2019-9-6 07:22
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    [LV.1]初来乍到

    发表于 2019-5-17 13:49:30 | 显示全部楼层 |阅读模式
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      木材激光切割(图11-10)有两种不同机制:瞬时蒸发和燃烧。激光切割木材取决于功率密度和照射时间,在照射瞬间,若激光功率密度大到足以将照射点的材料汽化而形成切缝,在此过程中木材切割速度较快,热量传输不到未切割的基材,切割表面无炭化仅有轻微发暗和釉化,这是比较理想的切割机制,即瞬间蒸发。

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    ​

    在照射瞬间若激光功率密度不足,只能达到木材的燃点,材料在燃烧时形成熔渣并在辅助气体作用下吹离切缝。因而是一种不理想的切割过程。它表现为切割速度慢、单位切割功要比蒸发机制增加2-4倍,并且切割表面有明显炭化现象,热影响区深度也大。

    实现木材切割过程差不多在蒸发机制的同时都伴有燃烧过程的发生。只是因为蒸发机制虽然具有较高效率,但需要高的激光功率密度。而实际的激光照射过程,由于受激光输出功率或光束模式的影响,在材料的照射部位总有部分区域的光束功率密度低于蒸发所必需的。

    此外,在蒸发过程中形成了易燃和不燃的气体,产生了水蒸气,还残留了一些没有蒸发掉的焦炭,这些物质进一步燃烧,产生的热量加速切割过程的进行。因此,蒸发机制和燃烧机制同时进行。因为蒸发和燃烧机制同时进行,找出描述切割过程的能量方程就具有相当的难度。

    目前,还没有同时考虑蒸发和燃烧机制的能量方程式。已有的研究成果只单纯从蒸发机制出发建立了激光切割的能量方程,但忽略了切割过程中的对流和导热的损失。

    利用激光加工木材,一套完整的设备是必不可少的。其主要设备如下:激光辐射器(即激光光源)、外部光学系统(包括辐射传送和聚焦系统)、工作台、工艺保证系统。此外,如果将激光加工与计算机数控相结合,还需自动控制系统。


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