最新激光切割技术PPT课件.ppt

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1、1概　述激光切割是利用激光束聚焦形成的高功率密度光斑，将材料快速加热至汽化温度，蒸发形成小孔洞后，再使光束与材料相对移动，从而获得窄的连续切缝。连续激光可用于各种材料的高效率切割，红外脉冲激光主要用于金属材料的精密切割，紫外脉冲激光主要用于薄板金属或非金属材料的精密切割。连续激光切割加工是激光加工应用的重要领域，而CO2激光切割加工各种金属和非金属，则是激光切割应用的最大市场。2连续激光切割的基础2.1连续激光切割材料的特点[1]1.切割品质好割缝窄（一般为0.1～0.5mm）、精度高（一般孔中心距误差0.1～0.4mm，轮廓尺寸误差0.1～0

2、.5mm）、割缝粗糙度好（表面粗糙度一般为Ra12.5～25m）。2.切割速度快、效率高激光切割加工为无接触加工，惯性小，因此其加工速度快。3.热影响区小、几乎无变形虽然激光照射加工部位的热量很大、温度很高，但照射光点很小，且光束移动速度快，所以其热影响区很小。清洁、安全、劳动强度低由于激光切割自动化程度高，可以全封闭加工、无污染、噪声小，明显地改善了操作人员的工作环境。5.几乎可用于任何材料的切割激光亮度高、方向性好，聚焦后的光点很小，能够产生极高的能量密度和功率密度，足以熔化任何金属，还可以加工非金属，特别适合于加工高硬度、高脆性及高熔点

3、的其他方法难以加工的材料。6.不易受电磁干扰激光加工不像电子束加工必须在真空中才能进行。7.激光束易于传送通过外光路系统可以使激光束随意改变方向，甚至可通过光纤传输，和数控机床、机器人连接起来，构成各种灵活的弹性加工系统。8.激光切割经济效益好尤其对于其他传统方法很难加工的材料，采用激光切割的优势更明显。9.节能和节省材料由于激光切割的割缝很窄，且为数控加工，可采用软件套排整版加工，可节省材料15%～30%。2.2连续激光切割材料的机制及分类一、连续激光切割机制当激光功率超过一定阈值后，在材料被激光穿透前，熔化的材料在激光喷嘴吹出的气流的助推下

4、被反向抛出，同时喷出物继续吸收激光能量，形成电浆，这些电浆对激光的吸收率很大，屏蔽了部份激光向材料表面的直接注入，使材料对激光的吸收减小，导致加热熔化时间变长，热影响区域变大，因此激光起始穿孔的口径较大。材料越厚，激光穿透的孔径越大。当材料被激光穿透后，以一定速度移动光束，则融蚀前缘熔化的材料，在激光喷嘴吹出的气流的助推下被正向吹出，形成的电浆将在孔内（或切缝内），此时电浆进一步吸收的激光能量，将通过热传导传递到材料基体，这相当于增大了材料对激光的吸收率，而使加热熔化时间变短，热影响区域变小，切缝变窄。二、连续激光切割分类1.汽化切割当聚焦到材

5、料表面的激光功率密度非常高时，与热传导相比，材料表面的温度上升极快，直接达到汽化温度，而没有熔化产生。飞秒激光切割任何材料都属于汽化切割，奈秒或连续激光切割只有在切割一些低汽化温度的材料（如木材、碳素材料和某些塑料）时，才属于汽化切割。2.氧助熔化切割当激光切割金属材料时，若所吹辅助气体为氧气或含氧的混合气体，使被激光加热的金属材料产生氧化放热反应，这样在激光能量外就产生了另一个热源——金属化学反应产生的热能，且两个热能共同完成材料的熔化及切割，称之为氧助熔化切割。3.无氧熔化切割当激光切割材料时，若所吹辅助气体为惰性气体，熔化的材料将不会与空

6、气中的氧气接触，也就不会产生化学反应，故称为无氧熔化切割。2.3影响连续激光切割质量的因素[3]一、工件特性及激光光波长对切割质量的影响直接工件特性及激光波长对影响材料对光束能量的吸收率，而对激光能量的吸收是实现激光加工的前提，吸收率的大小决定着激光加工的能量利用率。一般非金属材料对紫外激光和10640nm的CO2激光的吸收率很大，而对近红外输出的固体激光的吸收率，却因材料不同有很大变化。二、技术参数的影响影响激光切割质量的主要技术参数，有喷嘴结构、气流、辅助气体、切割速度、焦点位置、焦点大小、景深、穿孔、程序设计等。1.气流与喷嘴对气流的基本

7、要求，是进入切口的气流量要大，速度要高，以便有足够的动量将熔融材料喷射吹出，对于金属切割还要有足够的氧化气流，使切口材料充分进行放热反应。2.透镜焦距、焦点位置与切割质量(1)透镜焦距与切割品质：激光切割的优点之一，是光束能汇聚成很小的光点，获得极高的能量密度，从而切出一窄的割缝，为此需要焦点光斑直径尽可能的小。一般大功率CO2激光切割机中，广泛采用127～190mm的焦距，此时焦点光斑直径在0.1～0.4mm之间，焦深在5～8mm之间，需要控制焦点相对于被切割材料表面的位置不超过焦深值。(2)焦点位置与切割品质[4,5]：焦点位置的控制好坏对

8、于切口品质影响极大。对于6mm以内金属薄板的切割，焦点在材料表面上下一定范围内都可整洁（不粘熔渣）地切割。加工金属的激光切割机主要采用电容非接触式间隙