激光加工应用技术基础知识

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1、激光加工应用技术基础知识激光切割应用知识一、激光切割的主要特性1、激光切割的切缝窄，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超过被材料反射、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

2、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。大多数有机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、模压工艺更被优先选用；尽管它加工速度还慢于

3、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，激光切割也可发挥其精确、重现性好的优势。作为层叠模具的优先制造手段，由于不需要高级模具制作工，激光切割运转费用也并不昂贵，因此还能明显的降低模具制造费用。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，由于提高了锯片使用寿命。2、激光切割是一种

4、高能量、密度可控性好的无接触加工。激光束聚焦后形成具有极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极小的区域内，可提供（1）狭的直边割缝；（2）最小的邻近切边的热影响区；（3）极小的局部变形。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（1）工件无机械变形；（2）无刀具磨损，也谈不上刀具的转换问题；（3）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（1）与自动化设

5、备相结合很方便，容易实现切割过程自动化；（2）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；（3）与计算机结合，可整张板排料，节省材料。3、激光切割具有广泛的适应性和灵活性。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极小的区域，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。（1）氧-可燃体（如乙炔）切割。这种方法主要用于切割低碳钢，由于它热输入影响大，切割速度低，很少被用来切

6、割20MM以下要求尺寸精确的材料。（2）等离子切割。切割速度明显快于氧乙炔切割，但切割质量较差，切边顶部呈圆头状，切边明显起波浪形，还要防止电弧产生的紫外线辐射。它稍优于激光切割之处在于适合切割较厚钢板和对光束反射率高的铝合金等。（3）模冲。大量生产零件用模冲方法成本低，生产周期短。但它对设计上的变化的适应性很差，新的模具需要长时间设计，造价高，对中、小规模的生产来说，激光切割的特点就会充分显示。另外，激光程控切割便于工件紧密编排，节省材料，而模冲则需要每个工件周围预留材料。（4）复杂零件分段冲切。一般情况下，冲床

7、经常要冲切比模具尺寸大得多的工件，有些工件还很复杂，这就导致切边呈许多小贝壳状刃口，需要第二次预备性加工整修。另外冲头会形成比激光切割宽得多的切口，产生大量铁屑。（5）锯切。切割薄金属，其速度明显比激光切割慢，而且激光作为一个灵活的无接触、仿形切割工具，可从材料的任何一点开始切向任何方向切割。这一点，锯切是难以做到的。（6）电加工。一般，有利用电腐蚀或熔解效应的电火花和电化学加工两种方法，用于坚硬材料的精细加工，切口粗糙度较好，但切割速度要比激光切割速度慢几个数量级。（7）水切割。可切割许多金属材料，但费用很高。二

8、、激光切割的主要工艺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辅助气体流吹走。一些不能熔化的材料，如木材、碳素材料和某些塑料就是通过这种汽化切割方法切割成形的。汽化切割过程中，蒸汽随身带走熔化质点和冲刷碎屑，形成孔洞。汽化过程中，大约4