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激光切割解析
 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气体流吹走。
2、熔化切割
当入射的激光束功率密度**过某一值后，光束照射点处材料内部开始蒸发，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。小孔被熔化物质所包围，然后，与光束同轴的气流把孔洞四周的熔融材料带走。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*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，假如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
对于轻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。
激光切割的原理
激光切割是用聚焦镜将激光束聚焦在材料表面，使材料熔化,同时用与激光束同轴的压缩气体吹走被熔化的材料,并使激光束与材料沿一定轨迹作相对运动,从而形成一定外形的切缝。
激光切割的应用领域
机床、工程机械、电气开关制造、电梯制造、粮食机械、纺织机械、机车制造、农林机械、食品机械、特种汽车、石油机械制造、、环保设备、家用电器制造、大电机硅钢片等各种机械制造加工行业。
激光切割的显着优势
1．精度高：定位精度0.05mm，重复定位精度0.02 mm
2．切缝窄：激光束聚焦成很小的光点，使焦点处达到很高的功率密度，材料很快加热至气化程度，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。切口宽度一般为0.10～0.20mm。
3．切割面光滑：切割面刺，切口表面粗糙度一般控制在Ra12.5以内。
4．速度快：切割速度可达10m/min，大定位速度可达70m/min，比线切割的速度快很多。
5．切割质量好：无接触切割，切边受热影响很小，基本没有工件热变形，完全避免材料冲剪时形成的塌边，切缝一般不需要二次加工。
6．不损伤工件：激光切割头不会与材料表面相接触，保证不划伤工件。
7．不受被切材料的硬度影响：激光可以对钢板、不锈钢、铝合金板、硬质合金等进行加工，不管什么样的硬度，都可以进行无变形切割。
8．不受工件外形的影响：激光加工柔性好，可以加工任意图形，可以切割管材及其它异型材。
9．可以对非金属进行切割加工：如塑料、木材、PVC、 皮革、纺织品、**玻璃等。
10．节约模具投资：激光加工不需模具，没有模具消耗，无须修理模具，节约更换模具时间，从而节省了加工费用，降低了生产成本，尤其适合大件产品的加工。
11．节省材料：采用电脑编程，可以把不同外形的产品进行整张板材料套裁，大限度地提高材料的利用率。
12．提高新产品开发速度：产品图纸形成后，马上可以进行激光加工，在短的时间内得到新产品的实物。

激光加工新应用
激光加工技术解决航空发动机火焰筒工艺难题
火焰筒是航空发动机燃烧室的主要组成部件，也是发动机重要的受热部件之一，燃油和压缩空气在火焰筒内混合燃烧，将燃油的化学能转化为热能。
随着航空发动机性能不断提升，航空发动机燃烧室进口温度也随之不断提高，为**火焰筒在端高温环境下稳定持续工作，必须对其进行冷却降温，通过在火焰筒合金材料上涂覆涂层并结合气膜冷却的方式是目前采用的主要手段之一。
对于带热障涂层火焰筒气膜孔的加工，国内通常采用先打孔再涂覆涂层的方式，存在涂层材料沉积导致孔径缩随机性小等问题；而采用长脉冲激光加工带热障涂层火焰筒气膜孔，又存在涂层表面飞溅、烧蚀、涂层崩边等缺陷，严重影响火焰筒的工作寿命。
针对以上工艺难题，光机所克服了一批核心技术、关键工艺及整机系统集成技术，研发的基于机械臂的柔性火焰筒**短脉冲激光精密制孔设备及加工工艺，在国内率先实现了带热障涂层火焰筒异形气膜孔一次性制孔，并从根本上解决了诸多技术难题，为带热障涂层发动机火焰筒气膜孔制造提供了全新加工手段，对于加快我国商用航空发动机自主化进程具有重要的支撑意义。
激光加工技术在手机摄像头模组行业中的应用
如今，智能手机朝着轻薄化发展，手机摄像头模组也越做越小，如何加工处理这种微型元器件成为掣肘发展的重要环节。而激光加工技术是微精密加工领域的重要工具，加工精度高，可对各类型元件加工，特别是在摄像头领域中。
手机摄像头模组中的PCB电路板由FR4和FPC组成的软硬结合板，也有一些使用的是纯硬板或者软板。激光技术应用到这个板块中主要是针对FR4激光切割和FPC激光切割技术，另外一种激光工艺技术就是在FR4或是在FPC上对其进行二维码激光打标技术。
激光达标技术主要应用到摄像头芯片表面打标，通常都是标记出企业的logo以及产品的相关信息，起到宣传和下游环节管理、操作简便的作用。随着产品的进步，内部追溯系统的应用导入，芯片表面二维码激光打标技术也越来越流行。
托架上有链接导电模块，里面的导电金属模块区域小、非常薄，采用激光焊接技术能够有效的加强焊接牢固度，提升到导电性能，并且不会使其损伤。
摄像头模组中的玻璃属于**薄玻璃，加工过程中不仅仅是不能使其碎裂，而且要保证其强度和崩边率，采用激光加工技术的优势在于加工速度快，崩边小，良品率高。
镜头、马达中的激光打标技术主要是在其表面或者边缘标记处小于0．5＊0．5mm的二维码，起到防伪、追溯等作用。
一个小小的摄像头模组就有那么多的激光工艺技术应用到其中，可见激光技术作为一种工艺技术的重要性。
激光加工开启工艺替代
效率精度优势显现，激光加工开启工艺替代。激光加工属于无接触加工，可通过调节激光束的能量、移动速度等方式实现多种加工目的。在高硬度、高脆性、高熔点等应用场景，激光加工的优势更得到**体现。
目前，激光加工主要包括激光打标、激光切割、激光焊接等，由于其生产效率高、生产环境要求低、加工精度高等优势，激光加工将会逐步取代传统的等离子切割、火焰切割等工艺。特别在传统金属加工领域，除了传统的金属切削机床外，激光加工与传统的冲床工艺在部分应用领域亦有所重叠，未来替代空间较大。
大功率激光设备国产化突破，性价比优势凸显开启进口替代。光纤激光器是光纤激光设备的核心零部件和主要成本来源。2016年，本土激光器企业在低功率市场已占85％，在率市场亦已占比近60％，但在大功率市场的占比尚不足10％。
和2012年相比，2016年进口中低功率光纤激光器降价**50％，但高功率激光器价格稳中有升。伴随着国产激光器主要企业如锐科激光等的持续技术突破和产品创新，国产大功率激光器已经逐步覆盖了1000W－10KW功率范围，并在向更高功率的应用突破。
我们认为，国产大功率激光器正迎来进口替代的拐点，国产激光器的推出有望大幅降低激光设备原材料成本，对IPG等国际成员形成价格冲击，从而降低下游应用成本，下游应用需求快速提升，国产大功率激光设备行业有望复制中小功率激光设备的发展历程，成为激光设备行业新的增长。
对标国外成员，本土企业加速追赶。激光发生器领域，美国IPG仍是****，公司近年来保持较高速增长，尤其是大功率连续波激光业务2019年达到8．67亿美元，同比增长50％，但由于市场竞争激烈，IPG中小功率激光器整体增长缓慢；而IPG**过40％的业务来源于中国市场，客观说明中国市场庞大的需求；激光加工设备领域，德国通快作为****，2016年营业额**过30亿欧元，但是公司在中国市场的份额却因为大族等本土企业的快速崛起而呈现下降趋势。随着本土激光设备特别是大功率激光设备产业链的逐步完善，占据市场、服务优势的本土企业将加速追赶国外成员。

激光技术详解3
激光的特点
（一）定向发光
普通光源是向四面八方发光。要让发射的光朝一个方向传播，需要给光源装上一定的聚光装置，如汽车的车前灯和探照灯都是安装有聚光作用的反光镜，使光汇集起来向一个方向射出。激光器发射的激光，天生就是朝一个方向射出，光束的发散度小，大约只有0.001弧度，接行。1962年，人类次使用激光照射月球，地球离月球的距离约38万公里，但激光在月球表面的光斑不到两公里。若以聚光效果很好，看似平行的探照灯光柱射向月球，按照其光斑直径将覆盖整个月球。
（二）亮度高
在激光发明前，人工光源中高压脉冲氙灯的亮度高，与太阳的亮度不相上下，而红宝石激光器的激光亮度，能**过氙灯的几百亿倍。因为激光的亮度高，所以能够照亮远距离的物体。红宝石激光器发射的光束在月球上产生的照度约为0.02勒克斯（光照度的单位），颜色鲜红，激光光斑明显可见。若用功率强的探照灯照射月球，产生的照度只有约一万亿分之一勒克斯，人眼根本无法察觉。激光亮度高的主要原因是定向发光。大量光子集中在一个小的空间范围出，能量密度自然高。 激光的亮度与阳光之间的比值是**的，而且它是人类创造的。
激光的颜色
激光的颜色取决于激光的波长，而波长取决于发出激光的活性物质，即被后能产生激光的那种材料。红宝石就能产生深玫瑰色的激光束，它应用于领域，比如用于的和手术。公认贵重的气体之一的氩气能够产生蓝绿色的激光束，它有诸多用途，如激光印刷术，在显微手术中也是不可缺少的。半导体产生的激光能发出红外光，因此我们的眼睛看不见，但它的能量恰好能"解读"激光唱片，并能用于光纤通讯。
激光分离技术
激光分离技术主要指激光切割技术和激光打孔技术。激光分离技术是将能量聚焦到微小的空间，可获得105~1015W/cm2高的辐照功率密度，利用这一高密度的能量进行非接触、高速度、高精度的加工方法。在如此高的光功率密度照射下，几乎可以对任何材料实现激光切割和打孔。激光切割技术是一种摆脱传统的机械切割、热处理切割之类的全新切割法，具有更高的切割精度、更低的粗糙度、更灵活的切割方法和更高的生产效率等特点。激光打孔方法作为在固体材料上加工孔方法之一，已成为一项拥有特定应用的加工技术，主要运用在航空、航天与微电子行业中。
（三）颜色纯
光的颜色由光的波长（或频率）决定。一定的波长对应一定的颜色。太阳光的波长分布范围约在0.76微米至0.4微米之间，对应的颜色从红色到紫色共7种颜色，所以太阳光谈不上单色性。发射单种颜色光的光源称为单色光源，它发射的光波波长单一。比如氪灯、氦灯、氖灯、氢灯等都是单色光源，只发射某一种颜色的光。单色光源的光波波长虽然单一，但仍有一定的分布范围。如氖灯只发射红光，单色性很好，被誉为单色性**，波长分布的范围仍有0.00001纳米，因此氖灯发出的红光，若仔细辨认仍包含有几十种红色。由此可见，光的波长分布区间越窄，单色性越好。激光器输出的光，波长分布范围非常窄，因此颜色纯。以输出红光的氦氖激光器为例，其光的波长分布范围可以窄到2×10^-9纳米，是氪灯发射的红光波长分布范围的万分之二。由此可见，激光器的单色性远远**过任何一种单色光源。
（四）能量密度大
光子的能量是用E=hv来计算的，其中h为普朗克常量，v为频率。由此可知，频率越高，能量越高。激光频率范围3.846*10^(14)Hz到7.89510(14)Hz.电磁波谱可大致分为： （1）无线电波——波长从几千米到0.3米左右，一般的电视和无线电广播的波段就是用这种波；（2）微波——波长从0.3米到10^-3米，这些波多用在或其它通讯系统；（3）红外线——波长从10^-3米到7.8×10^-7米；（4）可见光——这是人们所能感光的狭窄的一个波段。波长从780—380nm。光是原子或分子内的电子运动状态改变时所发出的电磁波。由于它是我们能够直接感受而察觉的电磁波少的那一部分；（5）紫外线——波长从3 ×10^-7米到6×10^-10米。这些波产生的原因和光波类似，常常在放电时发出。由于它的能量和一般化学反应所牵涉的能量大小相当，因此紫外光的化学效应强；（6）伦琴射线—— 这部分电磁波谱，波长从2×10^-9米到6×10^-12米。伦琴射线（X射线）是电原子的内层电子由一个能态跳至另一个能态时或电子在原子核电场内减速时所发出的；（7）伽马射线——是波长从10^-10～10^-14米的电磁波。这种不可见的电磁波是从原子核内发出来的，物质或原子核反应中常有这种伴随着发出。γ射线的穿透力很强，对生物的破坏力很大。由此看来，激光能量并不算很大，但是它的能量密度很大（因为它的作用范围很小，一般只有一个点），短时间里聚集起大量的能量，用做也就可以理解了。

激光刀模的发展
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、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。
 激光在刀模的原理和应用
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；电脑弯刀机将预弯成型；后通过经过培训的技术工人将预弯成型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。
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