铁氧体切割的主要工艺

1.铁氧体切割-汽化切割

在高功率密度激光束的加热下，材料表层温度上升到沸点温度的速度很快，可以避免热传导引起的熔化，使部分材料蒸发成蒸汽而消失，部分材料被辅助气流从狭缝底部作为射流吹走。一些不可熔化的材料，如木材、碳素材料和一些塑料，都是用这种铁氧体切割方法切割成型的。

在蒸发的过程当中，蒸汽带走熔化的颗粒并带走碎片，形成孔洞。在汽化过程当中，约40%的物质变成蒸汽消失，而60%的物质以液滴的形式被气流带走。

2.铁氧体切割-熔化和切割

当入射激光束的功率密度高于一定值时，激光束照射点处的材料内腔蒸发，形成空穴。这个小孔一旦形成，就会充当黑体吸收入射光束的所有能量。孔被熔融金属壁包围，然后与光束同轴的辅助气流带走孔周围的熔融材料。随着工件的移动，小孔沿切割方向同步移动，形成狭缝。铁氧体切割激光束继续沿着接缝的前沿照射，熔融材料被连续地或脉动地从接缝吹走。

3.铁氧体切割-氧化熔化和切割

一般来说，惰性气体用于切割。如果改用氧气或其他活性气体，材料在激光束的照射下会被点燃，它会与氧气发生激烈的化学反应，产生另一种热源，称为铁氧体切割。具体描述如下:

(1)在激光束的照射下，材料表层被迅速加热到着火温度，然后与氧气发生激烈的燃烧反应，释放出大量的热量。在这种热量的作用下，材料内部形成充满蒸汽的孔洞，孔洞周围是熔化的金属壁。

(2)燃烧物质转移到炉渣中控制氧气和金属的燃烧速度，氧气通过炉渣扩散到点火前沿的速度对燃烧速度也有很大影响。氧气流量越大，燃烧化学反应和排渣越快。当然氧气流量越高越好。过高的流速将造成狭缝出口处的反应产物(即金属氧化物)快速冷却，这也不利于切割质量。

(3)显然，铁氧体切割过程当中有两个热源，即激光照射能量和氧气与金属发生化学反应产生的热能。据估计，切削钢材时，氧化反应释放的热量约占切削所需总能量的60%。显然，与惰性气体相比，使用氧气作为辅助气体可以获得更高的切割速度。

(4)在用两种热源进行铁氧体切割的过程当中，如果氧气的燃烧速度高于激光束的移动速度，狭缝就显得又宽又粗糙。如果激光束的移动速度快于氧气的燃烧速度，狭缝就会变窄变光滑。

4.铁氧体切割-控制断裂切割。

对于易受热损坏的脆性材料，用激光束加热进行高速可控切割，称为可控断裂切割。这种切割过程的主要内容是:激光束加热脆性材料的小区域，使该区域产生较大的热梯度和剧烈的机械变形，从而使材料产生裂纹。只要保持平衡的加热梯度，激光束就可以将裂纹导向任何需要的方向。

要注意的是，这种受控断裂切割不适合切割尖角和角边。切割特大号封闭形状不容易成功。控制断裂的切割速度要快，不需要太高的功率，否则会造成工件表层熔化，破坏狭缝边缘。主要控制参数是激光功率和光斑尺寸。