激光切割的特征及特點

  主要特征：

  切縫窄(zhai)工(gong)件(jian)變形小

  激光(guang)束聚(ju)焦(jiao)成很小的光(guang)點，使(shi)焦(jiao)點處(chu)達到很高的功率密度。這時光(guang)束輸入(ru)的熱(re)量遠遠超過被(bei)材(cai)料(liao)反射、傳導或擴散的部分，材(cai)料(liao)很快加熱(re)至汽化程度，蒸發(fa)形成孔(kong)洞(dong)。隨著光(guang)束與材(cai)料(liao)相對線性(xing)移動，使(shi)孔(kong)洞(dong)連(lian)續形成寬度很窄的切(qie)縫。切(qie)邊受熱(re)影響很小，基(ji)本沒有工(gong)件變形。

  切割(ge)(ge)過(guo)程中還添加與被切材(cai)(cai)料(liao)(liao)相適合的(de)輔(fu)助(zhu)汽(qi)(qi)(qi)(qi)體(ti)。鋼切割(ge)(ge)時(shi)利(li)用(yong)(yong)氧作為輔(fu)助(zhu)汽(qi)(qi)(qi)(qi)體(ti)與熔融(rong)金(jin)屬產(chan)生放熱(re)化(hua)學反應(ying)氧化(hua)材(cai)(cai)料(liao)(liao)，同時(shi)幫助(zhu)吹走割(ge)(ge)縫內的(de)熔渣。切割(ge)(ge)聚(ju)丙烯一(yi)類塑料(liao)(liao)使(shi)用(yong)(yong)壓(ya)縮(suo)空氣，棉、紙(zhi)等易燃材(cai)(cai)料(liao)(liao)切割(ge)(ge)使(shi)用(yong)(yong)惰性汽(qi)(qi)(qi)(qi)體(ti)。進入噴嘴的(de)輔(fu)助(zhu)汽(qi)(qi)(qi)(qi)體(ti)還能(neng)冷卻(que)聚(ju)焦透鏡(jing)(jing)(jing)，防(fang)止煙塵進入透鏡(jing)(jing)(jing)座內污染鏡(jing)(jing)(jing)片并導致鏡(jing)(jing)(jing)片過(guo)熱(re)。

  大多數有(you)機與(yu)無機材(cai)(cai)料都(dou)可(ke)以用(yong)激光(guang)切(qie)割(ge)(ge)。在工(gong)(gong)業制造系統占有(you)份量很重的(de)金(jin)屬(shu)加(jia)工(gong)(gong)業，許多金(jin)屬(shu)材(cai)(cai)料，不管它(ta)是什么樣的(de)硬度，都(dou)可(ke)以進行(xing)無變(bian)形切(qie)割(ge)(ge)。當(dang)然(ran)，對高反射率材(cai)(cai)料，如金(jin)、銀、銅和(he)鋁合(he)金(jin)，它(ta)們(men)也是好(hao)的(de)傳熱導體，因此激光(guang)切(qie)割(ge)(ge)很困難，甚(shen)至不能(neng)切(qie)割(ge)(ge)。激光(guang)切(qie)割(ge)(ge)無毛刺、皺折(zhe)、精度高，優于等離子(zi)切(qie)割(ge)(ge)。對許多機電制造行(xing)業來說，由于微(wei)機程序控(kong)制的(de)現代激光(guang)切(qie)割(ge)(ge)系統能(neng)方便切(qie)割(ge)(ge)不同形狀(zhuang)與(yu)尺寸的(de)工(gong)(gong)件(jian)，它(ta)往往比沖(chong)切(qie)、模(mo)壓工(gong)(gong)藝更(geng)(geng)被優先選用(yong)；盡管它(ta)加(jia)工(gong)(gong)速度還(huan)慢于模(mo)沖(chong)，但(dan)它(ta)沒有(you)模(mo)具消耗，無須修理模(mo)具，還(huan)節(jie)約更(geng)(geng)換模(mo)具時間，從而節(jie)省了加(jia)工(gong)(gong)費用(yong)，降低了生產(chan)成本(ben)，所以從總體上考慮是更(geng)(geng)合(he)算的(de)。

  一般來說，激光切割質量(liang)可以由以下6個標(biao)準來衡量(liang)：

  ⒈切割表面粗糙(cao)度Rz

  ⒉切口掛渣尺寸

  ⒊切邊垂直度(du)和斜(xie)度(du)u

  ⒋切割邊緣圓角尺寸(cun)r

  ⒌條紋后拖量n

  ⒍平面度(du)F

  主要(yao)特點：

  激(ji)光切割(ge)與其他熱(re)切割(ge)方(fang)法相比(bi)較，總的特點是(shi)切割(ge)速度快(kuai)、質量高。具體概括為如下幾個方(fang)面。

  ⑴ 切割質量好

  由于激(ji)光光斑小(xiao)、能量密度高(gao)、切割(ge)速度快，因此激(ji)光切割(ge)能夠(gou)獲得(de)較好的(de)切割(ge)質量。

  ① 激光切割(ge)切口(kou)細窄，切縫兩邊(bian)平行(xing)并且(qie)與表面(mian)垂直，切割(ge)零件的(de)尺(chi)寸精度可(ke)達±0.05mm。

  ② 切割(ge)表面光潔美觀(guan)，表面粗(cu)糙度只有幾(ji)十微(wei)米，甚至激光切割(ge)可以作為最后一(yi)道工序(xu)，無需機(ji)械(xie)加(jia)工，零(ling)部件可直(zhi)接使用。

  ③ 材(cai)料(liao)經過激光切割后(hou)，熱影響(xiang)(xiang)區寬度(du)很(hen)小，切縫(feng)附近材(cai)料(liao)的性能也(ye)幾乎不受影響(xiang)(xiang)，并(bing)且(qie)工件變形(xing)小，切割精(jing)度(du)高，切縫(feng)的幾何形(xing)狀(zhuang)好，切縫(feng)橫截面形(xing)狀(zhuang)呈現較為(wei)規則的長方形(xing)。激光切割、氧(yang)乙炔切割和等離子切割方法的比較見表1，切割材(cai)料(liao)為(wei)6.2mm厚的低碳鋼(gang)板。

  ⑵ 切(qie)割效(xiao)率(lv)高由于激光(guang)的傳輸特性，激光(guang)切(qie)割機上(shang)一般配有多臺(tai)數控工作(zuo)臺(tai)，整(zheng)個切(qie)割過程可以全部(bu)實(shi)現數控。操作(zuo)時，只需(xu)改變數控程序，就可適用不同(tong)形狀零件的切(qie)割，既可進(jin)行二維(wei)切(qie)割，又可實(shi)現三維(wei)切(qie)割。

  ⑶ 切割速度快

  用(yong)功率為1200W的(de)激(ji)光(guang)(guang)切(qie)(qie)割(ge)2mm厚的(de)低碳鋼(gang)板(ban)，切(qie)(qie)割(ge)速度可達(da)600cm/min；切(qie)(qie)割(ge)5mm厚的(de)聚丙(bing)烯樹(shu)脂板(ban)，切(qie)(qie)割(ge)速度可達(da)1200cm/min。材料在(zai)激(ji)光(guang)(guang)切(qie)(qie)割(ge)時(shi)不需要(yao)裝(zhuang)夾(jia)固定，既(ji)可節省工裝(zhuang)夾(jia)具(ju)，又節省了上、下料的(de)輔助時(shi)間。

  ⑷ 非接觸(chu)式切(qie)割

  激(ji)光切割時割炬與工件(jian)(jian)無接觸，不(bu)存(cun)在工具(ju)的(de)磨損。加工不(bu)同形(xing)狀的(de)零件(jian)(jian)，不(bu)需要更換“刀具(ju)”，只需改變激(ji)光器的(de)輸出參數。激(ji)光切割過程噪聲低，振動小。

  ⑸ 切割材料的種(zhong)類多

  與氧(yang)乙炔切(qie)割(ge)(ge)和(he)等離(li)子切(qie)割(ge)(ge)比較，激光(guang)(guang)切(qie)割(ge)(ge)材(cai)料(liao)的(de)(de)種類多，包括金(jin)屬(shu)、非金(jin)屬(shu)、金(jin)屬(shu)基和(he)非金(jin)屬(shu)基復合(he)材(cai)料(liao)、皮(pi)革、木材(cai)及纖維等。但是對(dui)于(yu)(yu)不(bu)同的(de)(de)材(cai)料(liao)，由(you)于(yu)(yu)自(zi)身(shen)的(de)(de)熱物理性(xing)能及對(dui)激光(guang)(guang)的(de)(de)吸收率不(bu)同，表現出不(bu)同的(de)(de)激光(guang)(guang)切(qie)割(ge)(ge)適應(ying)性(xing)。采用CO2激光(guang)(guang)器。

  ⑹ 缺點激(ji)光切(qie)割(ge)由于受(shou)激(ji)光器(qi)功(gong)率和(he)設備體積的限制，激(ji)光切(qie)割(ge)只(zhi)能切(qie)割(ge)中、小(xiao)厚度的板材和(he)管材，而(er)且隨著工件厚度的增加，切(qie)割(ge)速度明顯(xian)下(xia)降(jiang)。

  激光切割設備費用高，一次性投資(zi)大。