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Autor/in: John Powell
Autor/in: John Powell

CO2 Laser Cutting

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CO2 Laser Cutting explains and describes how engineering materials are cut using a CO2 laser. Information is given on the cutting of metals and non metals on a wide range of levels from practical advice and processing parameters to explanations of the physical and chemical reactions which take place in the cut zone. In an effort to make the book as readable and informative as possible the subject is treated in a descriptive rather than a mathematical way. The benefit of CO2 Laser Cutting is twofold as it gives practical advice to the operator and technical advice to the researchers or scientist.

E-Book 12/2012
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Inhaltsverzeichnis

1. The Basic Principles.- 1.1 The Cutting Process.- 1.1.1 Cutting Parameters.- 1.2 How Materials Respond to Laser Light.- 1.3 How CO2 Lasers Work.- 1.3.1 The Storage and Release of Energy from a CO2 Molecule.- 1.3.2 Lasing.- 1.3.3 The Role of Nitrogen.- 1.3.4 The Role of Helium.- 1.3.5 Gas Mixture Cooling.- 1.3.6 Gas Recirculation.- 1.3.7 A Summary of the Basic Energy Exchanges in a CO2 Laser.- 1.4 Laser Modes.- 1.4.1 Mode Types.- 1.4.2 A Quick Guide to TEM Nomenclature.- 1.4.3 The Effect of Laser Design on Mode and the Implications for Materials Processing.- 2. Laser Cutting Steels.- 2.1 Mild steels.- 2.1.1 Introduction.- 2.1.2 The Cutting Mechanism for Mild Steels.- 2.1.3 Cutting Speeds and Cut Quality.- 2.1.4 Cut Initiation and Termination.- 2.1.5 Techniques to Avoid Unwanted Material Burning.- 2.1.6 The Effect of Sheet Surface Finish on the Cutting Process.- 2.1.7 The Importance of Axial Symmetry of the Energy Input to the Cutting Zone.- 2.1.8 Pulsed Laser Cutting of Mild Steels.- 2.2 Alloy Steels.- 2.2.1 Introduction.- 2.2.2 Stainless Steels.- 2.2.3 Low Alloy Steels.- 2.2.4 Silicon Iron.- 2.2.5 Free Cutting Steels.- 2.2.6 Carbon Steels.- 3. Cutting Non-ferrous Metals.- 3.1 Introduction.- 3.2 Titanium Alloys.- 3.2.1 Laser-Oxidation Cutting.- 3.2.2 Laser-Inert Gas Cutting.- 3.3 Aluminium Alloys.- 3.3.1 Introduction.- 3.3.2 The Effect of Surface Condition on Cutting (Anodising etc.).- 3.3.3 Pulsed Laser Cutting.- 3.3.4 Piercing a High Reflectivity Metal.- 3.4 Nickel Alloys.- 3.5 Copper Alloys.- 3.6 General Comments.- 4. Cutting Non-metals.- 4.1 Introduction.- 4.1.1 Melt Shearing.- 4.1.2 Vaporisation.- 4.1.3 Chemical Degradation.- 4.2 Polymers.- 4.2.1 Cutting by Melt Shearing.- 4.2.2 Cutting by Vaporisation.- 4.2.3 Cutting by Chemical Degradation.- 4.2.4 Cutting Speeds for Polymers.- 4.2.5 Cut Speed Forecasting for Polymers Using a Standard Processing Curve.- 4.3 Wood Based Products.- 4.4 Ceramics and Glasses.- 4.4.1 Ceramics.- 4.4.2 Glasses.- 4.5 Composites and Miscellaneous Materials.- 4.5.1 Composite Materials.- 4.5.2 Miscellaneous Materials.- 5. Setting Up for Cutting.- 5.1 Introduction.- 5.2 Beam Alignment.- 5.2.1 Introduction.- 5.2.2 Taking a Beam Print.- 5.2.3 Alignment by the Beam Print Method.- 5.2.4 Alignment by use of a HeNe Laser.- 5.3 Finding the Focus Position.- 5.3.1 Introduction.- 5.3.2 The Blue Flash Test.- 5.3.3 The Drilling Test.- 5.4 Nozzles and Nozzle Alignment.- 5.4.1 General Comments.- 5.4.2 Practical Considerations.- 5.4.3 Nozzle Alignment.- 5.4.4 The Gas Dynamics of Nozzles.- 5.5 Jigging.- 5.5.1 Methods of Supporting the Workpiece.- 5.5.2 Laser Cut Supports.- 5.5.3 Chutes.- 5.5.4 Overlay Jigging for Flimsy Materials.- 5.5.5 Clamps and Vices.- 5.6 Tuning the Laser.- 5.6.1 Fine Tuning.- 5.6.2 Mode Prints.- 5.6.3 Use of a Laser Beam Analyser.- 5.6.4 Laser Alignment.- 6. Troubleshooting.- 6.1 Introduction and Checklist.- 6.2 Notes on Checklist.- 6.2.1 Nozzle Contamination.- 6.2.2 Laser Power Level and Type.- 6.2.3 Cutting Speed.- 6.2.4 Cutting Gas Type, Pressure and/or Flow Rate.- 6.2.5 Nozzle-Material Standoff.- 6.2.6 Nozzle Type, Condition and Alignment.- 6.2.7 Material Specification.- 6.2.8 Lens Type, Condition and Alignment.- 6.2.9 Laser Mode Quality.- 6.2.10 External Mirror Condition and Alignment.- 7. Safety Guidelines.- 7.1 Introduction.- 7.2 Beam Exposure.- 7.2.1 Skin Damage.- 7.2.2 Eye Safety.- 7.3 Fumes.- 7.3.1 Metals.- 7.3.2 Non-metals.- 7.4 Electrocution.- 7.5 Fires.- 8. Alternative Cutting Methods.- 8.1 Nd:YAG Laser Cutting.- 8.1.1 The Principle of Operation of Nd:YAG Lasers.- 8.2 Plasma Arc Cutting.- 8.3 Abrasive Water Jet Cutting.- 8.3.1 Abrasive-Free Fluid Jets.- 8.4 Oxygen-Flame Cutting.- 8.5 A Summary of the Strengths and Weaknesses of Each Process Compared with CO2 Laser Cutting.- 9. The Physics and Design of CO2 Lasers.- 9.1 Introduction.- 9.2 The Physics of CO2 Lasers.- 9.2.1 The CO2 Energy Spectrum.- 9.2.2 Interactions in a Pure CO2 Laser.- 9.2.3 The Role of Nitrogen.- 9.2.4 The Role of Helium.- 9.2.5 The Energy Cycle of Mixed Gas CO2 Lasers.- 9.2.6 Population Inversion.- 9.2.7 Laser Modes and TEM Nomenclature.- 9.3 Aspects of the Design of CO2 Lasers.- 9.3.1 Introduction.- 9.3.2 Methods of Exciting the Lasing Gas Mixture.- 9.3.3 Methods of Cooling the Lasing Gas Mixture.- 9.3.4 Designs of Optical Cavity.- 10. Some Aspects of the Physics and Chemistry of Laser Cutting.- 10.1 Introduction.- 10.2 The Energy Balance in the Cut Zone and Its Relationship to the Efficiency of the Process.- 10.2.1 The Effect of Decreasing the Material Thickness on Cutting Speeds.- 10.2.2 The Limits on Material Thickness.- 10.2.3 The Implications of the Energy Balance Argument to Changes in Laser Power.- 10.3 The Role of Oxidation when Cutting Steels.- 10.3.1 Mild Steel.- 10.3.2 Stainless Steel.- 10.4 Conductive Losses Experienced when Cutting Steels.- 10.5 Notes on Reflected, Transmitted, Radiated and Convective Losses from the Cut Zone.- 10.5.1 Reflected and Transmitted Losses.- 10.5.2 Radiation and Convective Losses.- 10.6 Notes on the Focusing Characteristics of CO2 Lasers.- 10.6.1 Theoretical Focused Spot Size and Depth of Focus.- 10.6.2 The Discrepancy Between Theory and Practice.- 10.6.3 Concluding Comments.- 11. Bibliography and Further Reading.- 11.1 Conference Proceedings and Journals.- 11.1.1 Conference Proceedings.- 11.1.2 Journals.- 11.2 Books.- 11.3 Specific Papers.- 11.3.1 General Reviews of Laser Processing and Cutting.- 11.3.2 Cutting Metals.- 11.3.3 Cutting Non-metals.- 11.3.4 Theoretical Analyses of the Cutting Process.- 11.3.5 CO2 Lasers.- 11.3.6 Nozzle Design and Gas Dynamics.- 11.3.7 Laser Beam Analysis.- 11.3.8 Alternative Cutting Methods.- 11.4 Miscellaneous References.

Produktdetails

EAN / 13-stellige ISBN 978-1447133841
10-stellige ISBN 1447133846
Verlag Springer London
Imprint Springer
Sprache Englisch
Anmerkungen zur Auflage 1993
Editionsform Non Books / PBS
Einbandart E-Book
Typ des digitalen Artikels PDF
Copyright PDF Watermark
Erscheinungsdatum 06. Dezember 2012
Seitenzahl 246
Illustrationenbemerkung XVIII, 246 p.
Warengruppe des Lieferanten Naturwissenschaften - Technik
Mehrwertsteuer 7% (im angegebenen Preis enthalten)
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