干貨 | 工程師都該了解的激光切割指南柳州激光切割

早在上世紀 70 年代，激光就被首次用于切割。近幾年，激光切割機對制造行業(yè)發(fā)展的作用日益凸顯。

一臺技術先進、功能強大的激光切割機是光、機、電一體化的復雜系統，它實用的切割功能是實現高效率、高品質板材加工的重要保障。

未來幾年里，激光切割在精密加工和微加工領域的應用同樣會獲得實質的增長。本文通過對激光切割功能的盤點，旨在讓讀者更深入地認識激光切割工藝，從而更好地應用到實際生產操作中。柳州激光切割

激光切割的原理

激光器可以完成各種不同的切割任務。從在半導體芯片上生成只有幾微米的切口，到高質量地切割 30 毫米鋼板。在激光打孔時，激光束無接觸地在金屬、塑料、紙張和石頭上生成細微的或者較大的孔眼。

聚焦的激光束照射到工件上，將材料加熱，使其熔化或者蒸發(fā)。一旦激光束將工件完全穿透，就開始了切割工藝：激光束沿著工件輪廓移動，不斷地熔化工件材料。在大多數情況下，氣流將熔體從切口中向下擠出。切口的寬度不會比聚焦的激光束寬多少。在激光打孔時，短脈沖激光以很高的功率密度將工件材料熔化和蒸發(fā)。由此產生的高壓將熔體從孔眼中向下排出。

激光切割工藝

當聚焦的激光束照到工件上時，照射區(qū)域會急劇升溫以使材料熔化或者氣化。一旦激光束穿透工件，切割過程就開始了：激光束沿著輪廓線移動，同時將材料熔化。通常會用一股噴射氣流將熔融物從切口吹走，在切割部分和板架間留下一條窄縫，窄縫幾乎與聚焦的激光束等寬。激光切割廠家

火焰切割

火焰切割是切割低碳鋼時采用的一種標準工藝，采用氧氣作為切割氣體。氧氣加壓到高達 6 bar 后吹進切口。在那里，被加熱的金屬與氧氣發(fā)生反應：開始燃燒和氧化?；瘜W反應釋放大量的能量（達到激光能量的五倍）輔助激光束進行切割。

激光束熔化工件，切割氣吹走切口中的熔融材料和熔渣

熔化切割

熔化切割是切割金屬時使用的另一種標準工藝。也可以用于切割其他可熔材料，例如陶瓷。

采用氮氣或者氬氣作為切割氣，氣壓 2-20 bar 的氣體吹過切口。氬氣和氮氣是惰性氣體，這意味著它們不和切口中的熔化金屬發(fā)生反應，僅僅將它們向底部吹走。同時，惰性氣體可以保護切割邊緣不被空氣氧化。

壓縮空氣切割

壓縮空氣同樣可以用來切割薄板?？諝饧訅旱?5-6 bar 就足以吹走切口中的熔融金屬。由于空氣中接近 80% 都是氮氣，因此壓縮空氣切割基本上屬于熔化切割。

等離子體輔助切割

如果參數選擇恰當，等離子體輔助熔化切割切口中會出現等離子體云。等離子體云由電離的金屬蒸氣和電離的切割氣組成。等離子體云吸收 CO2 激光的能量并轉化進工件，使更多的能量耦合到工件，材料會更快熔化，從而使切割速度更快。因此，這種切割過程也叫高速等離子體切割。

等離子體云事實上相對于固體激光是透明的，因此等離子體輔助熔化切割只能使用 CO2激光。

氣化切割

氣化切割將材料蒸發(fā)，盡可能減小了對周圍材料的熱效應影響。采用連續(xù) CO2 激光加工蒸發(fā)低熱量、高吸收的材料就可以達到上述效果，例如薄的塑料薄膜以及木材、紙、泡沫等不熔化的材料。

超短脈沖激光使這項技術可以應用于其他材料。金屬中的自由電子吸收激光并劇烈升溫。激光脈沖不與熔融的粒子和等離子體反應，材料直接升華，沒有時間將能量以熱量的形式傳給周圍材料。皮秒脈沖燒蝕材料時沒有明顯的熱效應，沒有熔化和毛刺形成。

氣化切割：激光使材料蒸發(fā)，燃燒。蒸氣的壓強使熔渣從切口排出

參數：調整加工過程

許多參數影響激光切割過程，其中一些取決于激光器和機床的技術性能，而另一些是變化的。

偏振度表明多少百分比的激光被轉換。典型的偏振度一般在 90% 左右。這對于高質量的切割已經足夠了。

焦點直徑影響切口寬度，可以通過改變聚焦鏡的焦距改變焦點直徑。更小的焦點直徑意味著更窄的切口。

焦點位置決定了工件表面上的光束直徑和功率密度以及切口的形狀。

焦點位置：工件內部，工件表面和工件上方

激光功率應和加工類型、材料種類和厚度相匹配。功率必須足夠高以至于工件上的功率密度超出加工閾值。

更高的激光功率可以切割更厚的材料

連續(xù)模式主要用于切割毫米到厘米尺寸的金屬和塑料的標準輪廓。而為了熔化穿孔或者產生精密的輪廓，則采用低頻的脈沖激光。

激光功率和切割速度必須互相匹配。太快或者太慢的切割速度都會導致粗糙度的增加和毛刺的形成。金屬激光切割加工

切割速度隨著板材厚度增加而降低

噴嘴的直徑決定了從噴嘴中噴出的氣體流量和氣流形狀。材料越厚，氣體噴流的直徑也要越大，相應地，噴嘴口的直徑也要增大。

氣體純度和氣壓

氧氣和氮氣經常用作切割氣體。氣體的純度和氣壓影響切割效果。

采用氧氣火焰切割時，氣體純度需達到 99.95 %。鋼板越厚，采用的氣體氣壓越低。

采用氮氣熔化切割時，氣體純度需要達到 99.995 %（理想情況是 99.999 %），熔化切割厚鋼板時需要更高的氣壓。