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什么是激光切割？定義、類(lèi)型、特點(diǎn)、用途

定義

激光切割是一種熱切割方法，利用聚焦的高功率密度激光束照射被切割材料，使材料迅速升溫并達(dá)到燃點(diǎn)，然后熔化、燒蝕、汽化和蒸發(fā)形成孔洞。當(dāng)光束穿過(guò)材料時(shí)，孔洞不斷擴(kuò)大，形成越來(lái)越窄的切縫，同時(shí)，熔融的材料被高壓工作氣體吹走，完成光滑干凈的切口。

原則

激光是利用物質(zhì)激發(fā)產(chǎn)生光束，這束光束具有很強(qiáng)的溫度，當(dāng)接觸到材料時(shí)，能很快的在材料表面熔化，形成孔洞，根據(jù)定位點(diǎn)的移動(dòng)，形成切割。與傳統(tǒng)的切割方式相比，這種切割方式的縫隙更小，能節(jié)省大部分的材料，但是根據(jù)切割效果來(lái)分析，按照激光切割的材料，切割效果令人滿意，精度也很高，這除了繼承了激光的優(yōu)點(diǎn)之外，也是普通切割方式無(wú)法比擬的。

類(lèi)型

激光切割有四類(lèi)：氣化切割、熔化切割、氧氣切割、劃線和控制斷裂。

1、激光汽化切割

利用高能量密度的激光束加熱工件，溫度迅速上升，在很短的時(shí)間內(nèi)達(dá)到材料的沸點(diǎn)，材料開(kāi)始汽化形成蒸汽。這些蒸汽的噴出速度非常大，在蒸汽噴出的同時(shí)，在材料上形成切口。材料的汽化熱一般很大，所以激光汽化切割需要很大的功率和功率密度。

汽化切割多用于極薄的金屬材料和非金屬材料（如紙張、布料、木材、塑料和橡膠等）。

2.激光熔化切割

熔化切割是利用激光加熱使金屬材料熔化，然后通過(guò)與光束同軸的噴嘴噴入非氧化性氣體（Ar、He、N等），利用氣體的強(qiáng)大壓力將液態(tài)金屬排出，形成切口。激光熔化切割不需要將金屬完全氣化，所需能量?jī)H為氣化切割的1/10。

熔化切割多用于不易氧化或活性的金屬材料，如不銹鋼、鈦??、鋁及其合金等。

3.激光氧氣切割

激光氧氣切割的原理與氧乙炔切割相似，它采用激光束作為預(yù)熱熱源，以氧氣等活性氣體作為切割氣體。一方面，吹出的氣體與切割金屬發(fā)生氧化反應(yīng)，放出大量的氧化熱；另一方面，將熔融的氧化物和熔體從反應(yīng)區(qū)吹出，在金屬上形成切口。由于切割過(guò)程中氧化反應(yīng)產(chǎn)生大量的熱量，因此激光氧氣切割所需的能量?jī)H為 1/2 激光氧氣切割優(yōu)于熔化切割，切割速度遠(yuǎn)高于氣化切割和熔化切割，激光氧氣切割多用于碳鋼、鈦鋼、熱處理鋼等易氧化金屬材料。

4. 激光劃線與控制斷裂

激光劃線是利用高能量密度的激光掃描脆性材料表面，使材料受熱蒸發(fā)出小溝槽，再施加一定的壓力，脆性材料就會(huì)沿著小溝槽開(kāi)裂。劃線用的激光器一般都是Q開(kāi)關(guān)和 CO2 激光器相比，SR AOM 能在一些汽車(chē)、電子、照明和包裝行業(yè)的薄膜材料加工上，提供更優(yōu)秀的處理結(jié)果。

斷裂控制是利用激光切槽產(chǎn)生的陡峭的溫度分布，在脆性材料中產(chǎn)生局部熱應(yīng)力，并沿著微小的溝槽使材料斷裂。

產(chǎn)品優(yōu)勢(shì)

與其他熱切割方法相比，激光切割具有切割速度快、質(zhì)量高的特點(diǎn)。具體概括為以下幾個(gè)方面。

1、切割質(zhì)量好

由于切割點(diǎn)小，能量密度高，切割速度快，因此可以獲得較高的切割質(zhì)量。

a.切割切口窄，切縫兩側(cè)平行且垂直于表面，切割件尺寸精度可達(dá)±0.05mm.

b.切割面光滑干凈，表面粗糙度僅為幾十微米，不需機(jī)械加工，零件可直接使用。

c.材料經(jīng)激光切割后，熱影響區(qū)寬度很小，切縫附近材料的性能幾乎不受影響，且工件變形小，切割精度高，切縫幾何形狀好，切縫截面形狀為較為規(guī)則的矩形。

2、切割效率高

由于傳動(dòng)的特點(diǎn)，激光切割機(jī)一般都配有多個(gè)數(shù)控工作臺(tái)，整個(gè)切割過(guò)程可實(shí)現(xiàn)全數(shù)控控制，操作時(shí)只需改變數(shù)控程序，即可適用于不同形狀零件的切割，既可進(jìn)行二維切割，又可進(jìn)行三維切割。

3、切割速度快

使用功率為 1 的激光200W 切一個(gè) 2mm 厚低碳鋼板，切割速度可達(dá)600cm/min；切割 5mm 厚聚丙烯樹(shù)脂板，切割速度可達(dá)1200cm/min，切割時(shí)材料不需裝夾固定，既可節(jié)省工裝夾具，又可節(jié)省上下料輔助時(shí)間。

4.非接觸切割

割炬與工件無(wú)接觸，無(wú)刀具磨損，加工不同形狀的零件，無(wú)須更換“刀具”，只需改變激光的輸出參數(shù)即可，切割過(guò)程噪音低、振動(dòng)小、無(wú)污染。

5.切削材料種類(lèi)繁多

與氧乙炔切割、等離子切割相比，激光可切割的材料種類(lèi)很多，包括金屬、非金屬、金屬基和非金屬基復(fù)合材料、皮革、木材、纖維等，但不同材料由于熱物理性質(zhì)不同，對(duì)激光的吸收率也不同，對(duì)激光切割的適應(yīng)性也不同。

應(yīng)用

激光切割機(jī)大多采用CNC程序控制或制成切割機(jī)器人，作為一種精密的加工方法，激光可以切割幾乎所有的材料，包括薄金屬板的二維切割或三維切割。

在汽車(chē)制造領(lǐng)域，汽車(chē)頂窗等空間曲線的切割技術(shù)得到了廣泛的應(yīng)用。德國(guó)大眾公司采用功率為 500W 可切割形狀復(fù)雜的機(jī)體板材和各種曲面零件。在航空航天領(lǐng)域，激光技術(shù)用于切割特殊航空材料，如鈦合金、鋁合金、鎳合金、鉻合金、不銹鋼、氧化鈹、復(fù)合材料、塑料、陶瓷和石英等。激光切割的航空航天零件包括發(fā)動(dòng)機(jī)火焰筒、鈦合金薄壁機(jī)殼、飛機(jī)框架、鈦合金蒙皮、機(jī)翼桁架、尾翼壁板、直升機(jī)主旋翼、航天飛機(jī)陶瓷隔熱瓦等。

激光切割技術(shù)在非金屬材料領(lǐng)域也有應(yīng)用，不但可以切割硬度高、脆性大的材料，如氮化硅、陶瓷、石英等；還可以對(duì)柔性材料進(jìn)行切割加工，如布料、紙張、塑料板、橡膠等，如用激光切割服裝，可節(jié)省服裝10%～12%，提高效率3倍以上。

趨勢(shì)

1、激光切割機(jī)將繼續(xù)劃時(shí)代的產(chǎn)品革命。

激光源是切割機(jī)的核心部件，也是決定激光切割機(jī)類(lèi)型和切割能力的重要指標(biāo)。毋庸置疑，未來(lái)激光切割機(jī)的變革也將發(fā)生在激光源上。如上文所述，激光源的更換 CO2 激光切割機(jī) 光纖激光切割機(jī)是激光切割機(jī)誕生四十年來(lái)最重要的技術(shù)革命，為該領(lǐng)域的生產(chǎn)廠家和新老用戶帶來(lái)了劃時(shí)代的經(jīng)濟(jì)效益。那么，未來(lái)會(huì)不會(huì)出現(xiàn)比光纖激光器更便宜、性能更佳、光束模式更優(yōu)、電光轉(zhuǎn)換率更高或者綜合成本更低的新光源呢？答案當(dāng)然是肯定的。再問(wèn)，什么類(lèi)型的激光器呢？當(dāng)然，現(xiàn)在不可能給出準(zhǔn)確的答案?？萍加袝r(shí)步履蹣跚，有時(shí)一日千里。

2、高功率光纖激光器將成為激光切割市場(chǎng)的主力。

如今，各功率段的光纖切割機(jī)都迎來(lái)了大發(fā)展，然而未來(lái)激光切割機(jī)的主流功率又在哪里呢？雖然各功率段的機(jī)器都有各自的用途，但以高功率光纖激光器起家、引發(fā)全球激光技術(shù)革命的激光器家族，都把更高功率、更高精度、更大的切割能力作為光纖激光切割機(jī)的重要發(fā)展方向之一。 STYLECNC最近推出了 15KW 超高速光纖激光切割機(jī)，在切割速度和切割厚度上取得了前所未有的突破，受到業(yè)界的廣泛關(guān)注。這是否蘊(yùn)含著激光切割機(jī)未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)？值得業(yè)界專(zhuān)家學(xué)者和用戶朋友期待。此外，我們可以確信，在不久的將來(lái)，國(guó)內(nèi)外眾多光纖激光切割機(jī)生產(chǎn)廠家將迎來(lái)激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)。只有產(chǎn)品質(zhì)量過(guò)硬、持續(xù)注重研發(fā)投入、掌握核心競(jìng)爭(zhēng)技術(shù)的企業(yè)才能做到這一點(diǎn)，才能立于不敗之地。

3、智能時(shí)代已經(jīng)到來(lái)。

無(wú)論是德國(guó)的工業(yè)4.0，還是中國(guó)的智能制造，工業(yè)領(lǐng)域的第四次工業(yè)革命正在到來(lái)。作為高精密數(shù)控激光切割機(jī)，激光切割機(jī)必將與時(shí)俱進(jìn)，與科技一起飛翔，激光切割機(jī)自動(dòng)化的發(fā)展大大提高了鈑金車(chē)間的生產(chǎn)能力和自動(dòng)化水平。

未來(lái)在此基礎(chǔ)上，在網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、通訊技術(shù)、計(jì)算機(jī)軟件技術(shù)等領(lǐng)域的共同推動(dòng)下，激光切割機(jī)智能制造時(shí)代正在醞釀?？梢灶A(yù)見(jiàn)，作為精密鈑金下料的手段，其必然會(huì)利用自身的網(wǎng)絡(luò)通訊能力，與工廠的板材開(kāi)卷線、折彎?rùn)C(jī)、數(shù)控沖床、焊（鉚）接單元、拋丸涂裝線等設(shè)備進(jìn)行互聯(lián)互通，嵌入統(tǒng)一的生產(chǎn)計(jì)劃、任務(wù)和考核管理系統(tǒng)，成為鈑金車(chē)間管理系統(tǒng)的重要組成部分。由此，激光制造商將逐漸轉(zhuǎn)型為鈑金加工承包商。