CN102310280A - 磁力隔断激光氧化熔化切割机 - Google Patents

Abstract

磁力隔断激光氧化熔化切割机，采用氧气或者其它活性气体代替惰性气体进行熔化切割，采用强磁场回吸废料从而代替辅助气单元，在高功率密度激光束的加热下，材料表面温度升至沸点温度的速度快足以避免热传导造成的融化，被切割物料在激光束的照射下被点燃，与氧气发生激烈的化学反应产生更大的热源，部分材料汽化成蒸汽消失，部分材料作为喷出物从切缝底部被辅助气流回吸收，激光切割的切割缝细切割面光滑、速度快、热变形小、激光切割不会与材料表面相接触、适合大件产品的加工、节省材料，应用于重、轻工业、医疗等相关行业的钣金加工，以及转子、定子、叶片的切割成型，各类链条和汽车制造业零件的制造，广告装潢及工艺品制造业等。

Description

磁力隔断激光氧化熔化切割机

技术领域

本发明涉及一种激光切割机，尤其是一种激光成型机。

背景技术

爱因斯坦在玻尔工作的基础上于1916年发表《关于辐射的量子理论》。文章提出了激光辐射理论，而这正是激光理论的核心基础。因此爱因斯坦被认为是激光理论之父。在这篇论文中，爱因斯坦区分了三种过程：受激吸收、自发辐射、受激辐射。前两个概念是已为人所知的。受激吸收就是处于低能态的原子吸收外界辐射而跃迁到高能态；自发辐射是指高能态的原子自发地辐射出光子并迁移至低能态。这种辐射的特点是每一个原子的跃迁是自发的、独立进行的，其过程全无外界的影响，彼此之间也没有关系。因此它们发出的光子的状态是各不相同的。这样的光相干性差，方向散乱而受激辐射则相反。它是指处于高能级的原子在光子的“刺激”或者“感应”下，跃迁到低能级，并辐射出一个和入射光子同样频率的光子。这好比清晨公鸡打鸣，一个公鸡叫起来，其他的公鸡受到“刺激”也会发出同样的声音。受激辐射的最大特点是由受激辐射产生的光子与引起受激辐射的原来的光子具有完全相同的状态。它们具有相同的频率，相同的方向，完全无法区分出两者的差异。这样，通过一次受激辐射，一个光子变为两个相同的光子。这意味着光被加强了，或者说光被放大了。这正是产生激光的基本过程。激光切割是利用高功率密度的激光束扫描过材料表面，在极短时间内将材料加热到几千至上万摄氏度，使材料熔化或气化，再用高压气体将熔化或气化物质从切缝中吹走，达到切割材料的目的。

激光切割技术在传统工业的应用还是不能够满足发展的要求，在传统工业的物料切割成型方面还是一个空缺。

发明内容

为了克服激光切割技术在传统工业的物料切割成型方面的缺点和弊端，本发明的目的在于提供一种可以应用在传统工业物料切割成型方面上的激光切割机。

磁力隔断激光氧化熔化切割机，有激光发生器和辅助气、控制器，其特征在于磁力隔断激光氧化熔化切割机的废料隔断单元采用电磁转换器制造磁场以回吸被高功率激光熔化或汽化的物料，采用氧气或者其它活性气体代替惰性气体进行熔化切割，被切割物料在激光束的照射下被点燃，与氧气发生激烈的化学反应产生更大的热源，磁力隔断激光氧化熔化切割机由激光发生单元、废料隔断单元和控制单元组成，其中激光发生单元由激光发生单元、聚焦器和反射镜组成，废料隔断单元由电磁转换器和回吸探头组成，控制单元由控制面板和PLC可编程控制器组成，激光发生器产生激光经由聚光器聚光变为高能量射线照射到反射镜之上，反射镜调整角度以完成不同形状的物料切割，采用氧气或者其它活性气体代替惰性气体进行熔化切割，被切割物料在激光束的照射下被点燃，与氧气发生激烈的化学反应，熔融的物料被电磁转换器制造的强磁场利用回吸探头回吸，PLC可编程控制器的目的在于导入客户信息，控制面板为整机人性化操作端。

本发明的有益效果是，激光切割的切割缝细激光切割的割缝一般在0.10～0.20mm，切割面光滑，激光切割的切割面无毛刺，表面粗糙度一般控制在Ra：12.5以上。速度快，激光切割的速度与线切割的速度相比要快很多。热变形小，激光加工的激光割缝细、速度快、能量集中，因此传到被切割材料上的热量小，引起材料的变形也非常小。激光切割不会与材料表面相接触，保证产品不会被划伤，适合大件产品的加工：大件产品的模具制造费用很高，激光加工不需任何模具制造，而且激光加工完全避免材料冲剪时形成的塌边，可以大幅度地降低企业的生产成本提高产品的档次。非常适合新产品的开发。一旦产品图纸形成后，马上可以进行激光加工，你可以在最短的时间内得到新产品的实物。节省材料：激光加工采用电脑编程，可以把不同形状的产品进行材料的套裁，最大限度地提高材料的利用率。

具体实施方式

下面结合实施案例对本发明进一步说明。

激光发生器产生激光经由聚光器聚光变为高能量射线照射到反射镜之上，反射镜调整角度以完成不同形状的物料切割，高功率的激光束加热物料，激光发生单元的激光发生器产生激光，经由透镜汇聚到很小的一个点，在单位空间内激光的能量被集中到很小的范围内，使其具有非常大的能量，激光经由发射镜反射到物料/被切割工件之上，在高功率密度激光束的加热下，采用氧气或者其它活性气体代替惰性气体进行熔化切割，被切割物料在激光束的照射下被点燃，与氧气发生激烈的化学反应产生更大的热源，材料表面温度升至沸点温度的速度快足以避免热传导造成的融化，部分材料汽化成蒸汽消失，部分熔融材料作为喷出物从切缝底部被辅助气流回吸收。

PLC可编程控制器的目的在于导入客户信息，控制面板为整机人性化操作端，用户利用专有程序在控制面板写入所需程序，该程序包括激光能量的大小、聚焦器的聚光程度、聚光器的角度、角度改变的速度、以及相关需要加工的物料的成型要求。

当使用本发明对金属材料进行切割成型的时候，虽然金属材料在室温对红外能量有很高的反射率，但发射处于远红外弊端10.6um激光束的其实吸收率只有0.5％～10％，但是，当具有功率密度超过106w/cm2的聚焦激光束照射到金属表面时，却能在微秒级的时间内很快使表面开始熔化。处于熔融状态的大多数金属的吸收率急剧上升，一般可提高66％～80％。

当使用本发明对非金属材料进行切割成型的时候，10.6um波长的co2激光束很容易被非金属材料吸收，导热性不好和低的蒸发温度又使吸收的光束几乎整个输入材料内部，并在光斑的照射处瞬间汽化，形成起始孔洞，进入切割过程的良性循环。

其中，废料隔断单元的电磁转换器在电能的驱动下，将电能转换为强磁场，回吸探头将该处磁场集中在探头的一点上，探头与激光束保持同步，高功率激光束切割时熔化或者汽化的物料，通过磁力运送将废料回吸。

激光发生单元的聚焦器采用双凸聚光透镜，双凸聚光透镜在原本激光束高能量的基础上再次将激光束聚集，使其在很小的一个质点上释放能量，可以根据不同情况来调节透镜的角度和激光束距离以调整激光束在物料上的切缝大小，以及切割温度。

风枪采用大头离子风枪，其用强离子风清除物体表面的静电及异物、尘埃，其内施加压缩机高功率回吸气压，与激光束在被切割物料表面上的移动同步，有效距离在30mm 90mm150mm，离子中和时间：正0.1s、0.4s、0.7s，负0.1s、0.3s、0.8s，工作电压4.6KV消耗电流、200uA、操作温度-10～50℃、重量0.55Kg、高压电缆长度3Meters、空气压力5～7Kg、空气速率＞10m/s。

反光镜内设感光器件，以保证激光束的能量能够很好的被控制在一定范围内，PLC可编程控制器内写入用户所需的反射镜的移动轨道在接收合反射激光束的同时时刻调整反射角度，按要求完成所需的图形切割。

Claims (5)

1.磁力隔断激光氧化熔化切割机，有激光发生器和辅助气、控制器，其特征在于磁力隔断激光氧化熔化切割机的废料隔断单元采用电磁转换器制造磁场以回吸被高功率激光熔化或汽化的物料，采用氧气或者其它活性气体代替惰性气体进行熔化切割，被切割物料在激光束的照射下被点燃，与氧气发生激烈的化学反应产生更大的热源，磁力隔断激光氧化熔化切割机由激光发生单元、废料隔断单元和控制单元组成，其中激光发生单元由激光发生单元、聚焦器和反射镜组成，废料隔断单元由电磁转换器和回吸探头组成，控制单元由控制面板和PLC可编程控制器组成，激光发生器产生激光经由聚光器聚光变为高能量射线照射到反射镜之上，反射镜调整角度以完成不同形状的物料切割，采用氧气或者其它活性气体代替惰性气体进行熔化切割，被切割物料在激光束的照射下被点燃，与氧气发生激烈的化学反应，熔融的物料被电磁转换器制造的强磁场利用回吸探头回吸，PLC可编程控制器的目的在于导入客户信息，控制面板为整机人性化操作端。

2.根据权利1要求所述的磁力隔断激光氧化熔化切割机，其特征在于：废料隔断单元的电磁转换器在电能的驱动下，将电能转换为强磁场，回吸探头将该处磁场集中在探头的一点上，探头与激光束保持同步，高功率激光束切割时熔化或者汽化的物料，通过磁力运送将废料回吸。

3.根据权利1要求所述的磁力隔断激光氧化熔化切割机，其特征在于：激光发生单元的聚焦器采用双凸聚光透镜，双凸聚光透镜在原本激光束高能量的基础上再次将激光束聚集，使其在很小的一个质点上释放能量，可以根据不同情况来调节透镜的角度和激光束距离以调整激光束在物料上的切缝大小，以及切割温度。

4.根据权利1要求所述的磁力隔断激光氧化熔化切割机，其特征在于：风枪采用大头离子风枪，其用强离子风清除物体表面的静电及异物、尘埃，其内施加压缩机高功率回吸气压，与激光束在被切割物料表面上的移动同步，有效距离在30mm 90mm 150mm，离子中和时间：正0.1s、0.4s、0.7s，负0.1s、0.3s、0.8s，工作电压4.6KV消耗电流、200uA、操作温度-10～50℃、重量0.55Kg、高压电缆长度3Meters、空气压力5～7Kg、空气速率＞10m/s。

5.根据权利1要求所述的磁力隔断激光氧化熔化切割机，其特征在于：反光镜内设感光器件，以保证激光束的能量能够很好的被控制在一定范围内，PLC可编程控制器内写入用户所需的反射镜的移动轨道在接收合反射激光束的同时时刻调整反射角度，按要求完成所需的图形切割。