激光切割的全方位介绍

激光切割是一种先进的加工技术，在现代制造业中应用广泛，以下为你进行全方位介绍：

原理

激光切割是将从激光器发射出的激光，经光路系统，聚焦成高功率密度的激光束。激光束照射到工件表面，使工件达到熔点或沸点，同时与光束同轴的高压气体将熔化或气化金属吹走，从而实现对材料的切割。

特点

• 精度高：激光光点小、能量高、切割速度快，切割创口窄小，割缝两侧平行且与表面垂直，切割零件的外形尺寸精度高，切割表面光洁美观，粗糙度仅有几十微米，甚至可作为最后一道工艺流程，无需机械加工，零部件可直接使用。

• 速度快：切割速度可达10m/min，最大定位速度可达70m/min，比线切割的速度快很多。例如采用2kW激光功率，8mm厚的碳钢切割速度为1.6m/min；2mm厚的不锈钢切割速度为3.5m/min。

• 热影响区小：由于激光能量高度集中，仅有少量热传到钢材的其它部分，所造成的变形很小或没有变形，热影响区宽度不大，割缝周边材料的性能也几乎不受影响。

• 切割质量好：无接触切割，切边受热影响很小，基本没有工件热变形，完全避免材料冲剪时形成的塌边，切缝一般不需要二次加工。

• 灵活性高：激光加工柔性好，可以加工任意图形，可以切割管材及其他异型材，不受工件外形的影响。

• 节约成本：激光加工不需模具，没有模具消耗，无须修理模具，节约更换模具时间，从而节省了加工费用，降低了生产成本，尤其适合大件产品的加工。同时，采用电脑编程，可以把不同外形的产品进行整张板材料套裁，最大限度地提高材料的利用率。

切割工艺分类

• 汽化切割：在高激光束的加热下，材料表面温度升至沸点温度的速度很快，足以避免热传导造成的熔化，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体流吹走。此情况下需要非常高的激光功率，只适合于应用在必须避免有熔化材料排除的情况，如铁基合金的小部分使用领域。

• 熔化切割：工件被局部熔化后借助气流把熔化的材料喷射出去。因为材料的转移只发生在其液态情况下，所以该过程被称作激光熔化切割。激光熔化切割可以得到比气化切割更高的切割速度，对于铁制材料和钛金属可以得到无氧化切口。

• 氧化熔化切割（激光火焰切割）：熔化切割一般使用惰性气体，如果代之以氧气或其它活性气体，材料在激光束的照射下被点燃，与氧气发生激烈的化学反应而产生另一热源，使材料进一步加热。对于相同厚度的结构钢，采用该方法可得到的切割速率比熔化切割要高，但切口质量可能更差，会生成更宽的割缝、明显的粗糙度、增加的热影响区和更差的边缘质量。

• 控制断裂切割：对于容易受热破坏的脆性材料，通过激光束加热进行高速、可控的切断。只要保持均衡的加热梯度，激光束可引导裂缝在任何需要的方向产生。

关键技术

• 焦点位置控制技术：聚焦透镜焦深越小，焦点光斑直径就越小，因此控制焦点相对于被切材料表面的位置十分重要。实际焦点光斑直径在0.1 - 0.4mm之间，对于高质量的切割，有效焦深还和透镜直径及被切材料有关。

• 切割穿孔技术：任何一种热切割技术，除少数情况可以从板边缘开始外，一般都必须在板上穿一小孔。早先在激光冲压复合机上是用冲头先冲出一孔，然后再用激光从小孔处开始进行切割。

• 嘴设计及气流控制技术：激光切割钢材时，氧气和聚焦的激光束是通过喷嘴射到被切材料处，从而形成一个气流束。对气流的基本要求是进入切口的气流量要大，速度要高，以便足够的氧化使切口材料充分进行放热反应；同时又有足够的动量将熔融材料喷射吹出。

应用领域

• 金属加工：可应用于钢、铝、铜、钛等金属材料的切割和成型，在汽车、飞机、船舶、工程机械等领域广泛用于零部件的制造和加工。

• 电子元器件制造：用于印刷电路板（PCB）、半导体器件、光电器件等的制造和加工，能高能效地实现微细线路、孔洞和封装等加工要求。

• 精密零部件加工：可实现手表、眼镜、珠宝等产品复杂形状的零件加工，具有精度较高和质量较高的特点。

• 皮革纺织品加工：能实现皮革服装、鞋类、箱包等皮革、纺织品材料精细的图案和曲线的切割，同时减少材料的损耗和浪费。

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