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类激光切割技术浅析
激光切割是利用经聚焦的高功率密度激光束照射工件，使被照射的材料迅速熔化、汽化、烧蚀或达到燃点，同时借助与光束同轴的高速气流吹除熔融物质，从而实现将工件割开。激光切割属于热切割方法之一。
激光切割可分为激光汽化切割、激光熔化切割、激光氧气切割和激光划片与控制断裂四类。
激化切割
 利用高能量密度的激光束加热工件，使温度迅速上升，在非常短的时间内达到材料的沸点，材料开始汽化，形成蒸气。这些蒸气的喷出速度很大，在蒸气喷出的同时，在材料上形成切口。材料的汽化热一般很大，所以激光汽化切割时需要很大的功率和功率密度。
激光汽化切割多用于薄金属材料和非金属材料(如纸、布、木材、塑料和橡皮等)的切割。
激光熔化切割
 激光熔化切割时，用激光加热使金属材料熔化，然后通过与光束同轴的喷嘴喷吹非氧化性气体(Ar、He、N等)，依靠气体的强大压力使液态金属排出，形成切口。激光熔化切割不需要使金属完全汽化，所需能量只有汽化切割的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属的切割，如不锈钢、钛、铝及其合金等。
激光氧气切割
激光氧气切割原理类似于氧乙炔切割。它是用激光作为预热热源，用氧气等活性气体作为切割气体。喷吹出的气体一方面与切割金属作用，发生氧化反应，放出大量的氧化热;另一方面把熔融的氧化物和熔化物从反应区吹出，在金属中形成切口。由于切割过程中的氧化反应产生了大量的热，所以激光氧气切割所需要的能量只是熔化切割的1/2，而切割速度远远大于激光汽化切割和熔化切割。
激光氧气切割主要用于碳钢、钛钢以及热处理钢等易氧化的金属材料。
激光划片与控制断裂
 激光划片是利用高能量密度的激光在脆性材料的表面进行扫描，使材料受热蒸发出一条小槽，然后施加一定的压力，脆性材料就会沿小槽处裂开。激光划片用的激光器一般为Q开关激光器和CO2激光器。
控制断裂是利用激光刻槽时所产生的陡峭的温度分布，在脆性材料中产生局部热应力，使材料沿小槽断开。
 随着科技的发展,很多人都认识了解到了不锈钢加工,近年来不锈钢加工设备也有了较快的发展,在不锈钢加工中使用的激光是一把光刀,可以灵活多形的切割,切品小，切割面光滑/平整,已应用于工业生产中,下面主要讲一下与刀模相比有那些优越性。
不锈钢加工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，因此不锈钢加工很困难，甚至不能切割。
不锈钢激光加工刺、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不锈钢加工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**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。
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，不锈钢加工也可发挥其、重现性好的优势。作为层叠模具的**制造手段，由于不需要模具制作工，不锈钢加工运转费用也并不昂贵，因此还能明显的降低模具制造费用。不锈钢加工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。不锈钢加工的无接触特点给圆锯片切割成形带来无应力优势，由于提高了锯片使用寿命。
不锈钢加工机大的特点就是免模,不需要开模就可以直接成形,正在逐步取代传统的刀模，不锈钢加工机更灵活多变,展现形式更好，将会有更大的发展空间

适合采用CO2激光切割的产品大体上可归纳为三类：
类：从技术经济角度不宜制造模具的金属钣金件，特别是轮廓形状复杂，批量不大,一般厚度；12mm的低碳钢、；6mm厚的不锈钢，以节省制造模具的成本与周期。已采用的典型产品有：自动电梯结构件、升降电梯面板、机床及粮食机械外罩、各种电气柜、开关柜、纺织机械零件、工程机械结构件、大电机硅钢片等。
第二类：装饰、广告、服务行业用的不锈钢（一般厚度3mm）或非金属材料（一般厚度20mm）的图案、标记、字体等。如艺术照相册的图案，公司、单位、宾馆、商场的标记，车站、码头、公共场所的中英文字体。
第三类：要求均匀切缝的零件。广泛应用的典型零件是包装印刷行业用的模切版，它要求在20mm厚的木模板上切出缝宽为0.7~0.8mm的槽，然后在槽中镶嵌刀片。使用时装在模切机上，切下各种已印刷好图形的包装盒。国内近几年来应用的一个新领域是石不锈钢花格图片油筛缝管。为了挡住泥沙进入抽油泵，在壁厚为6~9mm的合金钢管上切出0.3mm宽的均匀切缝，起割穿孔处小孔直径不能大于0.3mm，切割技术难度大，已有不少单位投入生产。

激光切割技术概要及激光切割精度
  激光束聚焦成很小的光点其小直径可小于0.1mm，使焦点处达到很高的功率密度可**过106W／cm2。这时光束输入(由光能转换)的热量远远**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气体。钢切割时得用氧作为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**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)。
    激光切割刺，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**选用；尽管它加工速度慢于模冲，但它没有模具消耗，*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、重现性好的优势。作为层叠模具的**制造手段，由于不需要模具制作工，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
    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
    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。
    激光切割的精度
    激光切割的精度由多方面因素组成：
    1、激光束通过聚焦后的光斑的大小
    激光束聚集后的光斑越小，切割精度越高，特别是切缝较小，小的光斑可达0.01mm。
    2、工作台的走位精度决定着切割的重复精度
    工作台精度越高，切割的精度越高。
    3、工件厚度越大，精度越低，切缝越大。
    由于激光光束为锥形，切缝也是锥形，厚度0.3MM的不锈钢比2MM的切缝小的多。
    4、工件材质对激光切割精度有一定影响。
    同样情况下，不锈钢要比铝的切割精度高，切面光滑一些。
激光切割机的切割质量好。切口宽度窄(一般为0.1--0.5mm)、精度高(一般孔中心距误差0.1--0.4mm,轮廓尺寸误差0.1--0.5mm)、切口表面粗糙度好(一般Ra为12.5--25μm)，切缝一般不需要再加工即可焊接。

激光加工的应用
激光雕刻加工是激光系统常用的应用。根据激光束与材料相互作用的机理，大体可将激光加工分为激光热加工和光化学反应加工两类。
激光热加工是指利用激光束投射到材料表面产生的热效应来完成加工过程，包括激光焊接、激光雕刻切割、表面改性、激光镭射打标、激光钻孔和微加工等；光化学反应加工是指激光束照射到物体，借助高密度激光高能光子引发或控制光化学反应的加工过程。包括光化学沉积、立体光刻、激光雕刻刻蚀等。
原理
激光加工是利用光的能量经过透镜聚焦后在焦点上达到很高的能量密度，靠光热效应来加工的。 激光加工不需要工具、加工速度快、表面变形小，可加工各种材料。用激光束对材料进行各种加工，如打孔、切割、划片、焊接、热处理等。 某些具有亚稳态能级的物质，在外来光子的激发下会吸收光能，使处于高能级原子的数目大于低能级原子的数目——粒子数反转，若有一束光照射，光子的能量等于这两个能相对应的差，这时就会产生受激，输出大量的光能。
从**激光产品的应用领域来看，材料加工行业仍是其主要的应用市场，占比为35.2%;通信行业排名*二，其所占比重为30.6%;另外，数据存储行业占据*三位，其所占比重为12.6%。
与传统加工技术相比，激光加工技术具有材料浪费少、在规模化生产中成本效应明显、对加工对象具有很强的适应性等优势特点。在欧洲，对汽车车壳与底座、飞机机翼以及航天器机身等特种材料的焊接，基本采用的是激光技术。
1、激光功率密度大，工件吸收激光后温度迅速升高而熔化或汽化，即使熔点高、硬度大和质脆的材料(如陶瓷、金刚石等)也可用激光加工；
2、激光头与工件不接触，不存在加工工具磨损问题；
3、工件不受应力，不易污染；
4、可以对运动的工件或密封在玻璃壳内的材料加工；
5、激光束的发散角可小于1毫弧，光斑直径可小到微米量级,作用时间可以短到纳秒和皮秒,同时,大功率激光器的连续输出功率又可达千瓦至十千瓦量级，因而激光既适于精密微细加工,又适于大型材料加工；
6、激光束容易控制,易于与精密机械、精密测量技术和电子计算机相结合，实现加工的高度自动化和达到很高的加工精度；
7、在恶劣环境或其他人难以接近的地方，可用机器人进行激光加工。
激光加工属于无接触加工,并且高能量激光束的能量及其移动速度均可调，因此可以实现多种加工的目的。它可以对多种金属、非金属加工，特别是可以加工高硬度、高脆性及高熔点的材料。激光加工柔性大主要用于切割、表面处理、焊接、打标和打孔等。激光表面处理包括激光相变硬化、激光熔敷、激光表面合金化和激光表面熔凝等。
激光加工技术主要有以下特的优点：
①使用激光加工，生产效率高，质量可靠，经济效益。
②可以通过透明介质对密闭容器内的工件进行各种加工；在恶劣环境或其他人难以接近的地方，可用机器人进行激光加工。
③激光加工过程中无“”磨损，无“切削力”作用于工件。
④可以对多种金属、非金属加工，特别是可以加工高硬度、高脆性及高熔点的材料。
⑤激光束易于导向、聚焦实现作各方向变换，易与数控系统配合、对复杂工件进行加工，因此它是一种为灵活的加工方法。
⑥无接触加工，对工件无直接冲击，因此无机械变形，并且高能量激光束的能量及其移动速度均可调，因此可以实现多种加工的目的。
⑦激光加工过程中，激光束能量密度高，加工速度快，并且是局部加工，对非激光照射部位没有或影响小，因此，其热影响区小，工件热变形小，后续加工量小。
⑧激光束的发散角可<1毫弧，光斑直径可小到微米量级,作用时间可以短到纳秒和皮秒，同时，大功率激光器的连续输出功率又可达千瓦至10kW量级，因而激光既适于精密微细加工，又适于大型材料加工。激光束容易控制，易于与精密机械、精密测量技术和电子计算机相结合，实现加工的高度自动化和达到很高的加工精度。
激光加工技术已在众多领域得到广泛应用，随着激光加工技术、设备、工艺研究的不断深进，将具有更广阔的应用远景。由于加工过程中输入工件的热量小，所以热影响区和热变形小；加工效率高，易于实现自动化。
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