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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

刀模的加工制作
我们以蚀刻刀模的制作工艺流程为例来了解刀模的加工制作：蚀刻刀模工艺流程概述 
1
接单
接单部门负责接收客户邮件，及并与客户沟通制作要求、报价、交货时间方式。待客户确认之后即开模具制作单，开始排版终把图纸做成腐蚀菲林，连工单一起交予腐蚀部。
2
腐蚀
腐蚀部门接到菲林与工单，确认板厚、刀高、材料、种类之后，即进行贴菲林晒版和曝光。后经过药水处理之后显出模具雏形，如曝光工作未做好，需对图形进行修补之后才可进入腐蚀机内进行腐蚀。达到要求之后即可取出，洗去药水积炭之后，即可送入下一部门，所以腐蚀部是对模具的一个粗加工部门。
3
CNC雕刻
雕刻部门接到粗加工之后的刀模，目检确认之后即放入机台进行加工。由于模具大小及难易程度刀线长 短的不同，进行制作时间有所差距一般刀模1—4小时，的需8小时甚至以上才可完成 CNC 加工。完成之后班长进行检验，初步确定没有问题，才可送入QC。
4
QC
QC负责检验刀模尺寸、刀模刀锋等等，并负责制作检验报告，之后送入热处理。
5
根据材料不同分为两种处理方式
材料不含不干胶的进行一般热处理即可，不干胶材料除了进行热处理增加硬度之外，还要进行镀铁氟龙的处理，铁氟龙可使冲切的产品不粘刀模，但是由于工艺，镀铁氟龙不会影响刀模的锋利度。由主管在检验报告上盖章之后刀模即可进行包装出货。
6
镜面处理
本处理可去除刀模刀锋侧边微小纹路，达到镜面效果，可有效解决产品冲切抽刀时带出毛刺粉尘的问题，使产品边缘平整光滑。适用于冲切的要求较高的产品。

国内激光产业现状及应用产业链分析
世界上台激光器诞生于1960年，我国也于1961年研制激光器，距今已有半个世纪了。50年来，激光技术与应用发展迅猛，已与多个学科相结合形成多个应用技术领域，比如光电技术，激光与生物光子学、激光加工技术、激光检测与计量技术、激光全息技术、激光光谱分析技术、非线性光学、**快激光学、激光化学、**光学、激光、激光制导、激光分离同位素、激光可控核聚变、激光等等。
这些交叉技术与新的学科的出现，大大地推动了传统产业和新兴产业的发展。经过近50年的艰苦努力，我国激光技术研究获得重大突破，激光产业也从无到有，我国激光加工产业一直呈指数增长，成为我国科学技术应用领域中活跃的产业之一。
目前，全国共有5个激光技术研究中心，10多个研究机构；有21个省、市生产和销售激光产品，常年有定型产品生产和销售、并形成一定规模的单位有200多家。
目前国内激光企要集中在湖北、、江苏、上海、和广东(含深圳、珠海特区)等经济发达省市。已基本形成以上述省市为主体的华中、环渤海湾、长江三角洲、珠江三角洲激光产业群，激光晶体、关键元器件、配套件、激光器、激光系统、应用开发、公共服务平台已形成较完整的激光产业链。
激光应用主要分为工业、、商业、科研、信息和军事六个领域。我国激光加工产业规模十几年间增长了近500多倍。在工业激光应用中，主要有材料加工和测量控制两大类。
激光材料加工则是利用激光束与物质相互作用的特性对材料(包括金属与非金属)进行激光切割、激光焊接、激光表面处理、激光打孔、激光微加工和激光标刻。
激光材料加工技术是涉及到光、机、电、算、材料及检测等多门学科的一门综合技术。发展激光技术，推动激光应用，我们不能只从某一方面来谈，而是要综合这些学科全盘考虑。为了便于描述和研究，抓住典型，我们以激光产业链为主线索来谈激光技术的发展，但激光产业链也还是一个大课题，我主要分析工业激光应用系统的产业链。
工业激光应用系统的产业链应该由下面四个方面组成：激光应用、激光加工系统、激光器和激光配件。可以看到，每一个激光应用领域都可以形成一个产业链，每一个产业链一定包括激光加工系统、激光器和激光配件。现在，成熟的激光产业链应该是工业激光应用的产业链，它包括激光切割产业链、激光焊接产业链、激光打标产业链、激光表面处理产业链、激光打孔产业链等等。
所以任何一个小的产业链都有它自身的发展过程和特点，该链中的每一个环节都很重要，任何一个环节发展不充分或发展滞后，这个产业链就不完整，就很难得到蓬勃发展。
目前国内有很强的激光切割机生产能力，包括设计制造切割系统、导光系统工作台运动系统及其关键零部件，也有很强的软件开发能力，生产高功率二氧化碳激光切割机典型企业包括武汉法利莱、楚天激光、上海团结普瑞玛、深圳大族等，但切割机中的二氧化碳激光器和聚焦镜则大部分依靠进口，切割机中几乎一半的成本是激光器，所以我们基本上是在中国“打洋工”，很大部分利润被外国公司拿走了。
就高功率二氧化碳激光器的功率指标来看，武汉科威晶可以生产高达4kW的激光器和正在开发7kW激光器，南京东方可以生产4kW激光器，南京通快可以生产3200W激光器。
但这些公司含有合资或引进国外技术的成分，激光器中的关键零部件也是依靠进口，比如风机和谐振腔镜片等。在低功率二氧化碳激光切割应用中，我国是产销量大的国家，不仅**国内市场，并且大量出口，形成了成熟的中小功率二氧化碳激光切割机产业链，包括系统集成、激光器生产和相关的激光配件。
典型厂家有武汉众泰、三工、金运、东莞粤铭、济南金威刻等，但我们的产品也是以低端的直流激励的玻璃管二氧化碳激光器为主，价格低，品质一般，而的射频激励二氧化碳激光器只有南京晨锐达一家可以生产和供应市场，但产量很小，高功率只有50W。
值得庆幸的是，与之相关的激光配件如光学元器件、运动系统和控制软件等已经相当成熟。
高功率Nd:YAG激光切割是近年来中国激光产业发展较快的一个新型产业链，主要动力来源于薄钢板切割和高功率Nd:YAG激光器发展的相对成熟。
在5mm以下钢板切割中，使用固体激光器切割机整体投资较低，适合中小企业自主采购。现在主要用的是500W脉冲固体激光器，该激光器相关的产业如激光电源、金属和陶瓷泵浦腔等也发展比较成熟，质量也已达到产业化要求。
激光器和配件的主要厂家有武汉新特、中谷、华泽宏大等，典型激光切割机厂家有武汉华俄、奥华、华工激光、天琪、金运、广州瑞通等，武汉在全国具有优势，在开发生产高功率固体激光器和切割机的厂家也比较多。主要元器件都是国产的，所有产品在价格上很有优势。目前，攻关主要是在高功率下怎样获得高光束质量和高峰值功率，以便取得更好的切割质量。

激光切割穿孔技术
任何一种热切割技术，除少数情况可以从板边缘开始外，一般都必须在板上穿一小孔。早先在激光冲压复合机上是用冲头先冲出一孔，然后再用激光从小孔处开始进行切割。对于没有冲压装置的激光切割机有两种穿孔的基该方法：
⑴爆破穿孔：（Blast drilling），材料经连续激光的照射后在中心形成一凹坑，然后由与激光束同轴的氧流很快将熔融材料去除形成一孔。一般孔的大小与板厚有关，爆破穿孔平均直径为板厚的一半，因此对较厚的板爆破穿孔孔径较大,且不圆，不宜在要求较高的零件上使用（如石油筛缝管），只能用于废料上。此外由于穿孔所用的氧气压力与切割时相同，飞溅较大。
⑵脉冲穿孔：（Pulse drilling）采用高峰值功率的脉冲激光使少量材料熔化或汽化，常用空气或氮气作为气体，以减少因放热氧化使孔扩展，气体压力较切割时的氧气压力小。每个脉冲激光只产生小的微粒喷射，逐步深入，因此厚板穿孔时间需要几秒钟。一旦穿孔完成，立即将气体换成氧气进行切割。这样穿孔直径较小，其穿孔质量优于爆破穿孔。为此所使用的激光器不但应具有较高的输出功率；更重要的是光束的时间和空间特性，因此一般横流CO2激光器不能适应激光切割的要求。此外脉冲穿孔还需要有较可靠的气路控制系统，以实现气体种类、气体压力的切换及穿孔时间的控制。在采用脉冲穿孔的情况下，为了获得高质量的切口，从工件静止时的脉冲穿孔到工件等速连续切割的过渡技术应以重视。从理论上讲通常可改变加速段的切割条件：如焦距、喷嘴位置、气体压力等，但实际上由于时间太短改变以上条件的可能性不大。在工业生产中主要采用改变激光平均功率的办法比较现实，具体方法有以下三种：⑴改变脉冲宽度；⑵改变脉冲频率；⑶同时改变脉冲宽度和频率。实际结果表明，*⑶种效果好。
关键技术三
高切割压力区紧邻喷嘴出口，工件表面至喷嘴出口的距离约为0.5~1.5mm，切割压力Pc大而稳定，是如今工业生产中切割手扳常用的工艺参数。*二高切割压力区约为喷嘴出口的3~3.5mm，切割压力Pc也较大，同样可以取得好的效果，并有利于保护透镜，提高其使用寿命。曲线上的其他高切割压力区由于距喷嘴出口太远，与聚焦光束难以匹配而无法采用。
综上所述，CO2激光器切割技术正在中国工业生产中得到越来越多的应用,国外正研究开发更高切割速度和更厚钢板的切割技术与装置。为了满足工业生产对质量和生产效率越来越高的要求，必须重视解决各种关键技术及执行质量标准，以使这一新技术在中国获得更广泛的应用。
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