激光切割加工技术详解
激光切割技术是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。
简介
利用激光切割设备可切割4mm以下的不锈钢，在激光束中加氧气可切割20mm厚的碳钢，但加氧切割后会在切割面形成薄薄的氧化膜。切割的较大厚度可增加到20mm，但切割部件的尺寸误差较大。
激光切割设备的价格相当贵，约150万元以上。但是，由于降低了后续工艺处理的成本，所以，在大生产中采用这种设备还是可行的。由于没有刀具加工成本，所以激光切割设备也适用生产小批量的原先不能加工的各种尺寸的部件。激光切割设备通常采用计算机化数字控制技术(CNC)装置，采用该装置后，就可以利用电话线从计算机辅助设计(CAD)工作站来接受切割数据。
原理
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。
激光汽化切割
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较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。
特点
激光切割与其他热切割方法相比较，总的特点是切割速度快、质量高。具体概括为如下几个方面。
⑴ 切割质量好
由于激光光斑小、能量密度高、切割速度快，因此激光切割能够获得较好的切割质量。
① 激光切割切口细窄，切缝两边平行并且与表面垂直，切割零件的尺寸精度可达±0.05mm。
② 切割表面光洁美观，表面粗糙度只有几十微米，甚至激光切割可以作为最后一道工序，*机械加工，零部件可直接使用。
③ 材料经过激光切割后，热影响区宽度很小，切缝附近材料的性能也几乎不受影响，并且工件变形小，切割精度高，切缝的几何形状好，切缝横截面形状呈现较为规则的长方形。
⑵ 切割效率高
由于激光的传输特性，激光切割机上一般配有多台数控工作台，整个切割过程可以全部实现数控。操作时，只需改变数控程序，就可适用不同形状零件的切割，既可进行二维切割，又可实现三维切割。
⑶ 切割速度快
用功率为1200W的激光切割2mm厚的低碳钢板，切割速度可达600cm/min;切割5mm厚的聚丙烯树脂板，切割速度可达1200cm/min。材料在激光切割时不需要装夹固定，既可节省工装夹具，又节省了上、下料的辅助时间。
⑷ 非接触式切割
激光切割时割炬与工件无接触，不存在工具的磨损。加工不同形状的零件，不需要更换“刀具”，只需改变激光器的输出参数。激光切割过程噪声低，振动小，无污染。
⑸ 切割材料的种类多
与氧乙炔切割和等离子切割比较，激光切割材料的种类多，包括金属、非金属、金属基和非金属基复合材料、皮革、木材及纤维等。但是对于不同的材料，由于自身的热物理性能及对激光的吸收率不同，表现出不同的激光切割适应性。
⑹ 缺点
激光切割由于受激光器功率和设备体积的限制，激光切割只能切割中、小厚度的板材和管材，而且随着工件厚度的增加，切割速度明显下降。
激光切割设备费用高，一次性投资大。
主要特性
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**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**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**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。
无接触加工
激光束聚焦后形成具有较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较小的区域内，可提供
⑴狭的直边割缝；⑵较小的邻近切边的热影响区；⑶较小的局部变形。
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⑴工件无机械变形；⑵无刀具磨损，也谈不上刀具的转换问题；⑶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⑴与自动化设备相结合很方便，容易实现切割过程自动化；⑵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；⑶与计算机结合，可整张板排料，节省材料。
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较小的区域，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。
激光切割
激光切割可对金属或非金属零部件等小型工件进行精密切割或微孔加工，具有切割精度高、速度快、热影响小等优点。3C产品上常见的激光切割工艺有：蓝宝石玻璃手机屏幕激光切割、摄像头保护镜片激光切割、手机Home键激光切割、FPC柔性电路板激光切割、手机听筒网激光打孔等等。
激光先进加工技术在3C行业的应用
激光先进加工技术在3C行业的应用
手机Home键激光切割
手机内部的摄像头支架非常精细，它的精度直接影响到手机摄像头的安装。为了保证拍照效果，每一个摄像头产品要保持较高的一致性，切割支架的时候需要用到**切割夹具，还有可能用到高清晰CCD进行定位。
锦帛方激光精密激光切割机，采用原装进口精细切割头，采用先进切割工艺，通过变频控制实现降低毛刺，提高产品精度。切割一致性好无变形，没有刮渣和毛刺。这样的精度和加工效率是传统加工方式无法比拟的。
激光切割原理是由电子放电作为供给能源，通过He、N2、CO2等混合气体为激发媒介，利用反射镜组聚焦产生激光光束，从而对材料进行切割。
激光刀模在印后模切加工的重要性
早期产品为达到商品包装的目的，在不考虑包装外观及成型质量的前提下，对于刀模板普遍采取传统的机械线锯缝隙，手工弯制刀具、人工嵌刀的加工手法，这种传统手法是将需要的产品图纸绘制好后，通过复写纸描绘到模版多层夹板上，然后使用模版锯床按照绘制在模版上的线条进行锯割加工，而后将通过手工定型的刀具嵌装、校准。这种加工成本低，设备一次性投入少，因此目前使用非常普及，俗称手工刀模。但其加工速度慢，精度低，遇到稍为复杂图形或在同一块模版上要求排列多个简单但相同、有一定一致性和精度要求的的图形就无法加工。手工刀模较大的影响了刀模制作和后续工序的工作效率，同时成品误差较大，质量方面难以保证。因此欧美发达国家已经基本上淘汰了这种手工刀模的制作方式，全部更新为数控激光切割设备和配套电脑弯刀机加工的激光排刀模切刀模，俗称激光刀模。
近年来，随着中国加入WTO和经济**化发展，国内市场上消费者对商品包装的要求不断提高，更加趋于精密、个性以及多样化。正是这种需求，使激光数控切割配套电脑弯刀制模代替传统手工制模成为必然的发展趋势。激光刀模加工的原理是将产品的平面设计图纸（CAD模式）或实际产品经过计算机编程后，写成激光刀模切割机和配套电脑弯刀机认可的程序，并在打样设备上打出1：1的清样供技术人员校对；然后将程序输入激光刀模切割机和电脑弯刀机，激光刀模切割机将需要的几何图形在摸版上进行激光切割；电脑弯刀机将刀具预弯成型；最后通过经过培训的技术工人将预弯成型刀具嵌装到经过激光切割的模版上，通过检验、校对，一副激光刀模就加工成功了。激光刀模的特点是用电脑代替了人脑，用激光代替了传统的机械锯割加工，使产品的一致性、重复性有了质上的飞跃。
激光具有高亮度，高方向性，高单色性和高相干性的四大特性。激光束经过聚焦后可获得较高的能量密度。目前在工业上已成功地用激光束进行切割，打孔，焊接和材料表面改质处理等。其中激光切割是应用较广泛的成熟加工方法之一，它占整个激光加工的70%以上。与其它方式相比具有高速，高精度和高适应性的特点。激光切割还具有割缝细，缝隙均匀、热影响区小，切割面质量好，切割无噪音，切割过程容易实现控制自动化等优点，正适应激光刀模的加工工艺。基于激光的众多特性和优点，激光对外协作加工目前已形成一个新兴的朝阳行业，有着广阔的应用空间和市场前景。目前在包装业发展迅速的东部经济发达地区（尤其的长三角地区，珠三角地区和东部沿海城市），已拥有激光制模生产已经初具规模，承接着国内80%的精密制模业务，而且规模正在迅速膨胀，据有关部门统计，这些地区的激光制模生产线普遍存在供需日益矛盾的现象（大部分厂家每天满负荷运转仍然不能满足客户日益增长的需求，大部分厂家都有扩大规模的计划）。其他中西部地区还没有多少专业激光制模生产线，可以肯定，这些地区发展激光刀模的市场潜力巨大。
现在，也有一些企业使用了用小功率激光机在刀模模版上进行激光刀痕电脑刻绘，然后使用传统的机械锯割加工进行刀槽加工，手工嵌装刀具的，本人认为，该加工工序只是一个过度阶段，模切刀具的发展方向必将是激光排刀模切刀模。
随着企业印后摸切加工自动化改造步伐正在加快，激光刀模取代传统手工刀模是必然的发展趋势，当然，激光刀模与传统的手工刀模也将经过一个共存的阶段，只有通过这一个共存阶段，才能使激光刀模显示出其技术上的先进性和强有力的生命力，作为激光刀模的加工企业，也应该用自己*的服务，为宣传、推广这一棵新星而作出较大努力。
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