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激光切割加工的原理是什么？
來源：gzlaiyou.cn 發(fā)布時(shí)間：2022年12月02日
激光切割是利用高功率密度的激光束掃描材料表面，在很短的時(shí)間內(nèi)將材料加熱到數(shù)千到數(shù)萬攝氏度，使材料熔化或氣化，然后用高壓氣體吹出熔化或氣化材料，以達(dá)到切割材料的目的。激光切割，由于傳統(tǒng)的機(jī)械刀具被不可見的光束取代，激光刀頭的機(jī)械部分與工作沒有接觸，不會(huì)劃傷工作表面;激光切割速度快，切口光滑，一般無后續(xù)處理;切割熱影響區(qū)域小，板變形小，切割縫窄(0.1mm~0.3mm);切口無機(jī)械應(yīng)力，無剪切毛刺;加工精度高，重復(fù)性好，不會(huì)損壞材料表面;數(shù)控編程可以處理任何平面圖，可以在沒有模具的情況下切割大幅面的整個(gè)板，經(jīng)濟(jì)省時(shí)。
主要是激光切割CO2激光切割，CO2激光切割使用聚焦鏡CO2.激光束聚焦于材料表面熔化材料，同時(shí)用與激光束同軸的壓縮氣體吹走熔化材料，使激光束和材料沿一定軌跡相對(duì)移動(dòng)，形成一定形狀的切割接縫。CO與其他方法相比，激光切割技術(shù)具有明顯的優(yōu)勢：(1)切割質(zhì)量好。窄切口寬度(一般為0).1--0.5mm).精度高(一般孔中心誤差0(.1-0.4mm，輪廓尺寸誤差0.1-0.5mm).切口表面粗糙度良好(一般(Ra為12.5-25μm)，切縫一般不需要再加工就可以焊接。(2)切割速度快。例如采用2KW激光功率，8mm厚碳鋼的切割速度為1.6m/min;2mm厚不銹鋼切割速度為3.5m/min，熱影響面積小，變形小。(3)清潔.安全.無污染。大大改善了操作人員的工作環(huán)境。當(dāng)然，就精度和切口表面粗糙度而言，CO2激光切割不能超過電加工;火焰和等離子切割的切割厚度難以達(dá)到水平。
CO2.激光切割的幾項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)：一是焦點(diǎn)位置控制技術(shù)。聚焦透鏡的焦點(diǎn)深度越小，焦點(diǎn)點(diǎn)的直徑就越小，因此控制焦點(diǎn)相對(duì)于切割材料表面的位置非常重要。第二種是切割和穿孔技術(shù)。任何一種熱切割技術(shù)，除了少數(shù)情況可以從板的邊緣開始，通常必須在板上穿一個(gè)小孔。在激光沖壓復(fù)合機(jī)上，先用沖孔沖出一個(gè)孔，然后用激光從小孔開始切割。第三種是口腔設(shè)計(jì)和氣流控制技術(shù)。當(dāng)激光切割鋼時(shí)，氧氣和聚焦激光束通過噴嘴噴射到被切割的材料上，形成氣流束。氣流的基本要求是進(jìn)入切口的氣流大，速度高，使切口材料充分放熱反應(yīng)，并有足夠的動(dòng)量吹出熔融材料。
激光切割工藝多種多樣，其中熔化切割使入射激光束的功率密度超過一定值，使材料在光束照射點(diǎn)蒸發(fā)形成孔;蒸發(fā)切割是利用高功率密度的激光束進(jìn)行加熱，避免熱傳導(dǎo)引起的熔化，使部分材料蒸發(fā)成蒸汽消失;氧化熔化切割是指材料在激光束照射下被點(diǎn)燃，與氧氣發(fā)生劇烈化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生另一個(gè)熱源;對(duì)于易受熱損傷的脆性材料，通過激光束進(jìn)行高速加熱.可控切割，造成該區(qū)域熱梯度大，機(jī)械變形嚴(yán)重，導(dǎo)致材料形成裂縫，稱為控制斷裂切割。
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主要是激光切割CO2激光切割，CO2激光切割使用聚焦鏡CO2.激光束聚焦于材料表面熔化材料，同時(shí)用與激光束同軸的壓縮氣體吹走熔化材料，使激光束和材料沿一定軌跡相對(duì)移動(dòng)，形成一定形狀的切割接縫。CO與其他方法相比，激光切割技術(shù)具有明顯的優(yōu)勢：(1)切割質(zhì)量好。窄切口寬度(一般為0).1--0.5mm).精度高(一般孔中心誤差0(.1-0.4mm，輪廓尺寸誤差0.1-0.5mm).切口表面粗糙度良好(一般(Ra為12.5-25μm)，切縫一般不需要再加工就可以焊接。(2)切割速度快。例如采用2KW激光功率，8mm厚碳鋼的切割速度為1.6m/min;2mm厚不銹鋼切割速度為3.5m/min，熱影響面積小，變形小。(3)清潔.安全.無污染。大大改善了操作人員的工作環(huán)境。當(dāng)然，就精度和切口表面粗糙度而言，CO2激光切割不能超過電加工;火焰和等離子切割的切割厚度難以達(dá)到水平。
CO2.激光切割的幾項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)：一是焦點(diǎn)位置控制技術(shù)。聚焦透鏡的焦點(diǎn)深度越小，焦點(diǎn)點(diǎn)的直徑就越小，因此控制焦點(diǎn)相對(duì)于切割材料表面的位置非常重要。第二種是切割和穿孔技術(shù)。任何一種熱切割技術(shù)，除了少數(shù)情況可以從板的邊緣開始，通常必須在板上穿一個(gè)小孔。在激光沖壓復(fù)合機(jī)上，先用沖孔沖出一個(gè)孔，然后用激光從小孔開始切割。第三種是口腔設(shè)計(jì)和氣流控制技術(shù)。當(dāng)激光切割鋼時(shí)，氧氣和聚焦激光束通過噴嘴噴射到被切割的材料上，形成氣流束。氣流的基本要求是進(jìn)入切口的氣流大，速度高，使切口材料充分放熱反應(yīng)，并有足夠的動(dòng)量吹出熔融材料。
激光切割工藝多種多樣，其中熔化切割使入射激光束的功率密度超過一定值，使材料在光束照射點(diǎn)蒸發(fā)形成孔;蒸發(fā)切割是利用高功率密度的激光束進(jìn)行加熱，避免熱傳導(dǎo)引起的熔化，使部分材料蒸發(fā)成蒸汽消失;氧化熔化切割是指材料在激光束照射下被點(diǎn)燃，與氧氣發(fā)生劇烈化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生另一個(gè)熱源;對(duì)于易受熱損傷的脆性材料，通過激光束進(jìn)行高速加熱.可控切割，造成該區(qū)域熱梯度大，機(jī)械變形嚴(yán)重，導(dǎo)致材料形成裂縫，稱為控制斷裂切割。
