激光切割应用

siemens70

一、激光切割的主要特性    1. 激光切割的切缝窄，工件变形小
    激光束聚焦成很小的光点，使焦点处达到很高的功率密度。这时光束输入的热量远远超过被材料反射、传导或扩散的部分，材料很快加热至汽化程度，蒸发形成孔洞。随着光束与材料相对线性移动，使孔洞连续形成宽度很窄的切缝。切边受热影响很小，基本没有工件变形。
    切割过程中还添加与被切材料相适合的辅助汽体。钢切割时利用氧作为辅助汽体与熔融金属产生放热化学反应氧化材料，同时帮助吹走割缝内的熔渣。切割聚丙烯一类塑料使用压缩空气，棉、纸等易燃材料切割使用惰性汽体。进入喷嘴的辅助汽体还能冷却聚焦透镜，防止烟尘进入透镜座内污染镜片并导致镜片过热。
1 k  C7 f7 L) p    大多数有机与无机材料都可以用激光切割。在工业制造系统占有份量很重的金属加工业，许多金属材料，不管它是什么样的硬度，都可以进行无变形切割。当然，对高反射率材料，如金、银、铜和铝合金，它们也是好的传热导体，因此激光切割很困难，甚至不能切割。
    激光切割无毛刺、皱折、精度高，优于等离子切割。对许多机电制造行业来说，由于微机程序控制的现代激光切割系统能方便切割不同形状与尺寸的工件，它往往比冲切、模压工艺更被优先选用；尽管它加工速度还慢于模冲，但它没有模具消耗，无须修理模具，还节约更换模具时间，从而节省了加工费用，降低了生产成本，所以从总体上考虑是更合算的。
2 M, h" W& U( v, f0 ]    2. 激光切割是一种高能量、密度可控性好的无接触加工
    激光束聚焦后形成具有极强能量的很小作用点，把它应用于切割有许多特点。首先，激光光能转换成惊人的热能保持在极小的区域内，可提供（1）狭的直边割缝；（2）最小的邻近切边的热影响区；（3）极小的局部变形。其次，激光束对工件不施加任何力，它是无接触切割工具，这就意味着（1）工件无机械变形；（2）无刀具磨损，也谈不上刀具的转换问题；（3）切割材料无须考虑它的硬度，也即激光切割能力不受被切材料的硬度影响，任何硬度的材料都可以切割。再次，激光束可控性强，并有高的适应性和柔性，因而（1）与自动化设备相结合很方便，容易实现切割过程自动化；（2）由于不存在对切割工件的限制，激光束具有无限的仿形切割能力；（3）与计算机结合，可整张板排料，节省材料。
( \- ]7 S+ b8 X$ Y7 Z& `# K    3. 激光切割具有广泛的适应性和灵活性
    与其它常规加工方法相比，激光切割具有更大的适应性。
2 u$ \- b7 T$ r4 B# d. \    首先，与其他热切割方法相比，同样作为热切割过程，别的方法不能象激光束那样作用于一个极小的区域，结果导致切口宽、热影响区大和明显的工件变形。激光能切割非金属，而其它热切割方法则不能。
    二、激光切割的主要工艺
    1. 汽化切割
    在高功率密度激光束的加热下，材料表面温度升至沸点温度的速度是如此之快，足以避免热传导造成的熔化，于是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。
    2. 熔化切割
' U' Z/ s+ o( p) ~: `: E0 \    当入射的激光束功率密度超过某一值后，光束照射点处材料内部开妈蒸发，形成孔洞。一旦这种小孔形成，它将作为黑体吸收所有的入射光束能量。小孔被熔化金属壁所包围，然后，与光束同轴的辅助气流把孔洞周围的熔融材料带走。随着工件移动，小孔按切割方向同步横移形成一条切缝。激光束继续沿着这条缝的前沿照射，熔化材料持续或脉动地从缝内被吹走。
+ |$ Q% ]" E+ a# |7 W- k* |; V    3. 氧化熔化切割
    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，称为氧化熔化切割。
    4. 控制断裂切割
$ J, p% ]2 f8 G9 w  @4 L    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，称为控制断裂切割。这种切割过程主要内容是：激光束加热脆性材料小块区域，引起该区域大的热梯度和严重的机械变形，导致材料形成裂缝。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。
    三、常用工程材料的激光切割
5 U$ Z" A% V2 a5 b% F    1. 金属材料的激光切割
    虽然几乎所有的金属材料在室温对红外波能量有很高的反射率，但发射处于远红外波段10.6um光束的CO2激光器还是成功的应用于许多金属的激光切割实践。金属对10.6um激光束的起始吸收率只有0.5%~10%，但是，当具有功率密度超过106w/cm2的聚焦激光束照射到金属表面时，却能在微秒级的时间内很快使表面开始熔化。处于熔融态的大多数金属的吸收率急剧上升，一般可提高60%~80%。
    2. 非金属材料的激光切割
    10.6μm波长的CO2激光束很容易被非金属材料吸收，导热性不好和低的蒸发温度又使吸收的光束几乎整个输入材料内部，并在光斑照射处瞬间汽化，形成起始孔洞，进入切割过程的良性循环。
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dxiangwu

好帖，继续上传具体数据。

asdolmlm

激光切割技术概述
激光束聚焦成很小的光点其最小直径可小于 0.1mm），使焦点处达到很高的功率密度可超过106W／cm2)。这时光束输入（由光能转换）的热量远远超过被材料反射、传导或扩散部分，材料很快加热至汽化湿度，蒸发形成孔洞。随着光束与材料相对线性移动，使孔洞连续形成宽度很窄（如0.1mm左右）的切缝。切边热影响很小，基本没有工件变形。 切割过程中还添加与被切材料相适合的辅助气体。钢切割时得用氧作为辅助气体与溶融金属产生放热化学反应氧化材料，同时帮助吹走割缝内的熔渣。切割聚丙烯一类塑料使用压缩空气，棉、纸等易燃材料切割使用惰性气体。进入喷嘴的辅助气体还能冷却聚焦透镜，防止烟尘进入透镜座内污染镜片并导致镜片过热。

大多数有机与无机都可以用激光切割。在工业制造占有分量很重的金属加工业，许多金属材料，不管它具有什么样的硬度，都可进形无变形切割（目前使用最先进的激光切割系统可切割工业用钢的厚度已可接近20mm）。当然，对高反射率材料，如金、银、铜和铝合金，它们也是好的传热导体，因此激光切割很困难，甚至不能切割（某些难切割材料可使用脉冲波激光束进行切割，由于极高的脉冲波峰值功率，会使材料对光束的吸收系数瞬间急剧提高）。

( N1 _$ l0 ]. l4 c, E  W激光切割无毛刺，皱折、精度高，优于等离子切割。对许多机电制造行业来说，由于微机程序的现代化激光切割系统能方便切割不同形状与尺寸的工件（工件图纸也可修改），它往往比冲切、模压工艺更被优先选用；尽管它加工速度慢于模冲，但它没有模具消耗，无需修理模具，还节约更换模具时间，从而节省加工费用，降低产品成本，所以从总体上讲在经济上更为合算。
另一方面，从如何使模具适应工件设计尺寸和形状变化角度看，激光切割也可发挥其精确、重现性好的优势。作为层叠模具的优先制造手段，由于不需要高级模具制作工，激光切割运转费用也并不昂贵，因此还能显著地降低模具制造费用。激光切割模具还带来的附加好处是模具切边会产生一个浅硬化层（热影响区），提高模具运行中的耐磨性。激光切割的无接触特点给圆锯片切割成形带来无应力优势，由此提高了使用寿命。

常用工程材料的激光切割

1. 金属材料的激光切割
5 U2 L8 X$ S/ U. L; |. ~8 J: e" x虽然几乎所有的金属材料在室温对红外波能量有很高的反射率，但发射处于远红外波段1.064um光束的灯泵浦ND:YAG激光器及10.6μmCO2激光器还是成功的应用于许多金属的激光切割实践

1 }- W; w8 G% z: N  f2. 非金属材料的激光切割 10.6μm波长的CO2激光束很容易被非金属材料吸收，导热性不好和低的蒸发温度又使吸收的光束几乎整个输入材料内部，并在光斑照射处瞬间汽化，形成起始孔洞，进入切割过程的良性循环。

asdolmlm

常见的切割工艺有水切割、电火花加工、气燃体切割、等离子切割、模冲切割、锯切、线切割、激光切割等。常用切割工艺的比较：
3 c* p5 E; L1 X5 G5 u) [% F
切割工艺 切缝 变形 精度 图形变更 速　度 费用
激光切割 很小 很小 高 很容易 较高 较低
气燃体切割 很大 严重 低 较容易 低 较低
等离子切割 较大 较大 低 较容易 较高 较低
' |: [- {# ]* J1 q; c' F  E模冲 较小 较大 低 难 高 低（量大）
锯切 较大 较小 低 难 很慢 较低
' `) ?0 \- O. {) B' }0 a( I
& g0 `# ?, \3 y& t2 K' ^* _线切割 较小 很小 高 容易 很慢 较高
( |5 O0 g1 d( B# ^水切割 较大 小 高 容易 较高 很高
电火花加工 很小 很小 高 容易 很慢 很高
% e4 Q3 V% H- m6 j0 k5 U: ]
激光切割工艺有分为：
( X# ~5 [1 K/ O$ ]1. 汽化切割
在高功率密度激光束的加热下，材料表面温度升至沸点温度的速度是如此之快，足以避免热传导造成的熔化，于是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。
2. 熔化切割
当入射的激光束功率密度超过某一值后，光束照射点处材料内部开妈蒸发，形成孔洞。一旦这种小孔形成，它将作为黑体吸收所有的入射光束能量。小孔被熔化金属壁所包围，然后，与光束同轴的辅助气流把孔洞周围的熔融材料带走。随着工件移动，小孔按切割方向同步横移形成一条切缝。激光束继续沿着这条缝的前沿照射，熔化材料持续或脉动地从缝内被吹走。
3. 氧化熔化切割
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，称为氧化熔化切割。
4. 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，称为控制断裂切割。这种切割过程主要内容是：激光束加热脆性材料小块区域，引起该区域大的热梯度和严重的机械变形，导致材料形成裂缝。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。

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激光切割的主要特性

1. 激光切割的切缝窄，工件变形小
激光束聚焦成很小的光点，使焦点处达到很高的功率密度。这时光束输入的热量远远超过被材料反射、传导或扩散的部分，材料很快加热至汽化程度，蒸发形成孔洞。随着光束与材料相对线性移动，使孔洞连续形成宽度很窄的切缝。切边受热影响很小，基本没有工件变形。 切割过程中还添加与被切材料相适合的辅助汽体。钢切割时利用氧作为辅助汽体与熔融金属产生放热化学反应氧化材料，同时帮助吹走割缝内的熔渣。切割聚丙烯一类塑料使用压缩空气，棉、纸等易燃材料切割使用惰性汽体。进入喷嘴的辅助汽体还能冷却聚焦透镜，防止烟尘进入透镜座内污染镜片并导致镜片过热。 大多数有机与无机材料都可以用激光切割。在工业制造系统占有份量很重的金属加工业，许多金属材料，不管它是什么样的硬度，都可以进行无变形切割。当然，对高反射率材料，如金、银、铜和铝合金，它们也是好的传热导体，因此激光切割很困难，甚至不能切割。 激光切割无毛刺、皱折、精度高，优于等离子切割。对许多机电制造行业来说，由于微机程序控制的现代激光切割系统能方便切割不同形状与尺寸的工件，它往往比冲切、模压工艺更被优先选用；尽管它加工速度还慢于模冲，但它没有模具消耗，无须修理模具，还节约更换模具时间，从而节省了加工费用，降低了生产成本，所以从总体上考虑是更合算的。

2. 激光切割是一种高能量、密度可控性好的无接触加工
激光束聚焦后形成具有极强能量的很小作用点，把它应用于切割有许多特点。首先，激光光能转换成惊人的热能保持在极小的区域内，可提供
2 S$ e* X- v5 F/ H（1）狭的直边割缝；
（2）最小的邻近切边的热影响区；
$ `# T5 j* U. R. z3 o（3）极小的局部变形。
其次，激光束对工件不施加任何力，它是无接触切割工具，这就意味着
（1）工件无机械变形；
; {" ^& u, S9 e& U: J7 v1 m4 D" Z（2）无刀具磨损，也谈不上刀具的转换问题；
（3）切割材料无须考虑它的硬度，也即激光切割能力不受被切材料的硬度影响，任何硬度的材料都可以切割。
  v( J3 m0 k9 k- t再次，激光束可控性强，并有高的适应性和柔性，因而
（1）与自动化设备相结合很方便，容易实现切割过程自动化；
（2）由于不存在对切割工件的限制，激光束具有无限的仿形切割能力；
（3）与计算机结合，可整张板排料，节省材料。

' i+ b  E* U$ ~$ r4 A! g) a6 N' v+ Y3. 激光切割具有广泛的适应性和灵活性
与其它常规加工方法相比，激光切割具有更大的适应性。 首先，与其他热切割方法相比，同样作为热切割过程，别的方法不能象激光束那样作用于一个极小的区域，结果导致切口宽、热影响区大和明显的工件变形。激光能切割非金属，而其它热切割方法则不能。

asdolmlm

适合激光切割金属：
- c4 G8 o. s( q; W: Y9 K1、碳钢：
0 Z- Y; j3 U8 [& U, I# v现代激光切割系统可以切割碳钢板的最大厚度接近20mm，对薄板其切缝可窄至0.1mm左右。激光切割低碳钢其热影响区极小，且切逢平整、光滑，垂直度好。对高碳钢，激光切割切边质量好于低碳钢，但其热影响区较大。 我公司AHL系列激光机最大切割深度5mm.

2、不锈钢：
* b) L0 ~6 M& ?& L( `+ i# g: M* W激光切割较容易切割不锈钢薄板。用高功率YAG激光切割系统，切割不锈钢最大厚度已可达4mm。我们开发的小功率YAG激光切割系统切割不锈钢厚度可达4mm。　　
) E2 |$ Q2 {; w" t' R2 Z' [; u! X+ W
3、合金钢：
大多数合金钢都能用激光切割，切边质量良好。但含钨高的工具钢和热模钢，激光切割时会有熔蚀和粘渣。

" J! o2 l9 `* X9 B7 k5 }8 i4、铝及合金：
铝切割属于熔化切割，加以辅助气体把切割区的熔融物吹走，可获得较好的切面质量。目前，切割铝板的最大厚度为1.5mm。
5 k1 o! w% u% }0 Q4 P# T7 ~- C
5、其它金属材料：
铜材不适合激光切割,切割的很薄。钛及钛合金、镍合金大多数都可用激光切割。

6、非金属材料：
激光能切割塑料（聚合物）、橡胶、木材、纸制品、皮革以及天然和合成织物等有机材料；同时也能切割石英、陶瓷等无机材料，还能切割新型轻质加强纤维聚合体等复合材料。

lwglwg

谢谢楼主和大家分享好东西

pjr

学习学习,谢谢楼主了

feiliu198193

好象还没有啊  都是 自己看了办

ypin

学习学习，谢谢!!!

8175125

额~~这可比我正在用的线切割高级多了
学习ing...

王清风

现在人家对激光切割的性能和价格还不怎么了解，你这样的群我们要多多推广才是啊？

luymx

请问版主:
) K0 I6 ]/ r. x4 Q' |1 C目前有无可以切割厚度在30-40毫米厚铝板的激光切割机.
它的功率有多大?

sbli

学习学习,谢谢楼主了