激光切割技術_太原激光切割鐵板

激光切割技術

1.激光切割技術基本概念激光切割是利用高能量密度的激光束作為“切割工具”對材料進行熱切割的一種材料加工方式，是激光加工行業中最重要的一項應用技術。1971年用CO2激光切割包裝用夾板，首次開辟了激光切割在工業領域中的應用。隨著激光切割設備的不斷更新和切割工藝的日益先進，激光切割技術可實現各種金屬，非金屬板材及眾多復雜零件的切割，在汽車工業，航空航天，國防等領域獲得了廣泛應用。

2.激光切割技術基本原理和分類???

2.1?激光切割技術基本原理在激光束能量作用下，材料表面被迅速加熱到幾千至上萬度而熔化或氣化，隨著氣化物逸出和熔融物體被輔助高壓氣體吹走，達到切割材料的目的。脈沖激光適用于金屬材料，連續激光適用于非金屬材料。

2.2激光切割技術的分類激光切割可分為：激光氣化切割，激光熔化切割，激光氧化切割和激光劃片與控制斷裂四類。

（1）激光氣化切割：利用高能量密度的激光束加熱工件，使溫度迅速上升，在非常短的時間內達到材料的沸點，材料開始氣化，形成蒸氣。這些蒸氣的噴出速度很大，在蒸氣噴出的同時，在材料上形成切口。材料的氣化熱很大，所以激光氣化切割時需要很大的功率和功率密度。激光氣化切割多用于極薄金屬材料和非金屬材料的切割。

（2）激光熔化切割：激光加熱使金屬材料熔化，然后通過與光束同軸的噴嘴吹非氧化性氣體，依靠氣體的強大壓力使液態金屬排出，形成切口。激光熔化切割不需要使金屬完全氣化，所需能量只有氣化切割的1/10。激光熔化切割主要用于一些不易氧化的材料或活性金屬的切割，如不銹鋼，鈦，鋁及其合金等。

（3）激光氧化切割：原理類似于氧-乙炔切割。是用激光作為預熱熱源，用氧氣等活性氣體作為切割氣體。噴吹出的氣體與切割金屬發生作用，發生氧化反應，放出大量的氧化熱；另一方面把熔融的氧化物和熔化物從反應區吹出，在金屬中形成切口。由于切割過程中的氧化反應產生了大量的熱，所以激光氧化切割所需要的能量只是熔化切割的1/2，而切割速度遠遠大于激光氣化切割和熔化切割。激光氧化切割主要用于碳鋼，鈦鋼以及熱處理等易氧化的金屬材料。

(4)激光劃片與斷裂控制：激光劃片是利用高能量密度的激光束在脆性材料的表面進行掃描，使材料受熱蒸發出一條小槽，然后施加一定的壓力，脆性材料就會沿小槽處裂開。激光劃片用的激光器一般為Q開關激光器和CO2激光器。斷裂控制是利用激光刻槽時所產生的陡峭的溫度分布，在脆性材料中產生局部熱應力，使材料沿小槽斷開。?

3.激光切割的工藝特點和應用范圍?

???3.1?激光切割工藝特點?

?（1）切割質量好，精細?

???由于激光光斑小，激光切割切口細窄，切割表面光潔，熱影響區寬度很小，變形小，切割零件的尺寸精度可達±0.05mm，表面粗糙度只有幾十微米，甚至激光切割可以作為最后一道工序。?

???（2）切割效率高?

????由于激光的傳輸特性，激光切割機上一般配有數控工作臺，整個切割過程可全部實現數控。操作時，只需改變數控程序，就可適用不同形狀零件的切割，既可進行二維切割，又可實現三位切割。材料在激光切割時不需要裝夾固定，既可節省工裝夾具，又節省了上，下料的時間。?

（3）非接觸式切割??

激光切割時割炬與工件無接觸，不存在工具的磨損。加工不同形狀的零件，不需要更換“刀具”，只需要改變激光器的輸出參數。激光切割過程噪聲低，振動小，無污染。?

（4）切割材料的種類多?

?????激光切割材料包括金屬，非金屬，金屬基和非金屬基復合材料，皮革，木材及纖維等。對于不同的材料，由于自身的熱物理性能及對激光的吸收率不同，表現出不同的激光切割適應性。??

???（5）?缺點：激光切割由于受激光器功率和設備體積的限制，激光切割只能切割中、小厚度的板材和管材，而且隨著工件厚度的增加，切割速度明顯下降。?

3.2?激光切割的應用?

在材料方面受激光器功率和設備體積的限制，激光切割只能切割中，小厚度的板材和管材，而且隨著工件厚度的增加，切割速度明顯下降。激光切割設備費用高，一次性投資大。大多數激光切割機都由數控程序進行控制操作或做成切割機器人。激光切割作為一種精密的加工方法，幾乎可以切割所有的材料，包括薄金屬板的二維切割或三維切割。?

在汽車制造領域，小汽車頂窗等空間曲線的切割技術都已經獲得廣泛應用。德國大眾汽車公司用功率為500W的激光器切割形狀復雜的車身薄板及各種曲面件。在航空航天領域，激光切割技術主要用于特種航空材料的切割，如鈦合金、鋁合金、鎳合金、鉻合金、不銹鋼、氧化鈹、復合材料、塑料、陶瓷及石英等。用激光切割加工的航空航天零部件有發動機火焰筒、鈦合金薄壁機匣、飛機框架、鈦合金蒙皮、機翼長桁、尾翼壁板、直升機主旋翼、航天飛機陶瓷隔熱瓦等。?

激光切割成形技術在非金屬材料領域也有著較為廣泛的應用。不僅可以切割硬度高、脆性大的材料，如氮化硅、陶瓷、石英等；還能切割加工柔性材料，如布料、紙張、塑料板、橡膠等，如用激光進行服裝剪裁，可節約衣料10%～12%，提高功效3倍以上。

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適合采用CO2激光切割的產品大體上可歸納為三類：

**類：從技術經濟角度不宜制造模具的金屬鈑金件，特別是輪廓形狀復雜，批量不大,

一般厚度；12mm的低碳鋼、；6mm厚的不銹鋼，以節省制造模具的成本與周期? 。已采用的典

                型產品有：自動電梯結構件、升降電梯面板、機床及糧食機械外罩、各種電氣柜、開關柜、紡織機械零件、工程機械結構件、大電機硅鋼片等。

第二類：裝飾、廣告、服務行業用的不銹鋼（一般厚度3mm）或非金屬材料（一般厚度20mm   ）

的圖案、標記、字體等。如藝術照相冊的圖案，公司、單位、賓館、商場的標記，車站、碼頭、公共場所的中英文字體。

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第三類：要求均勻切縫的特殊零件。最廣泛應用的典型零件是包裝印刷行業用的模切版，

它要求在20mm厚的木模板上切出縫寬為0.7~0.8mm