激光切割技术的研究与应用1

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1、激光切割技术的研究与应用摘要：激光切割是激光加工行业屮最重要的一项应用技术，也是激光加工屮应用最早、使用最多的加工方法。它占整个激光加工业的70%以上。本文主要介绍激光切割原理，激光切割的特点，材料激光切割的主要影响因素分析，激光切割的主要工艺技术的发展和分析。目前激光切割主要是CO2激光切割，本文还介绍CO2激光切割的主要原理，以及CO2激光切割的加工特点，CO2激光切割的国内外各领域的的应用介绍。常用工程材料的激光切割介绍与分析。激光切割技术的发展现状与展槊，并根据其国内国外的发展现状,指出了激光切割技术未來的发展趋势。关键字：激光切割原理；激光切

2、割工艺；影响因素；CO2激光切割；常用工程材料激光切割；发展；激光切割应用激光切割原理：激光束聚焦成很小的光点其最小直径可小于0.1mm）,使焦点处达到很高的功率密度可超过106W/cm2）。这时光束输入（由光能转换）的热量远远超过被材料反射、传导或扩散部分，材料很快加热至汽化湿度，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（如0.1mm左右）的切缝,再用高压气体将熔化或气化物质从切缝中吹走，达到切割材料的效果。出于是用不可见的光束代替了传统的机械刀，激光刀头的机械部分与工作无接触，在工作屮不会对工作表而造成划伤；激光切割速度快，

3、切口光滑平整，一般无需后续加工；切割热影响区小，板材变形小，切缝窄（0」mm〜0.3mm）；切口没有机械应力，无剪切毛刺；加工精度高，重复性好，不损伤材料表面；数控编程，可加工任意的平面图，可以对幅面很大的整板切割，无需开模具，经济省时。影响激光切割质量的因素彩响激光切割质量的因素很多，激光切割的一个重耍优点在于可以对过程屮的主要因素实施高度控制，使切割出的工件充分满足客户的要求，并且重复性很好。这些主要因素由切割速度、焦点位置、辅助气体压力、激光输出功率等工艺参数构成。除了以上4个最重要的变量以外，可能对切割质量产生影响的因索还包括光束参数（模式和功

4、率、激光束的偏振、激光束的聚焦、脉冲波光束）和工件特性（材料表而反射率、材料表而状态），以及割炬和喷嘴、外光路系统、工件固定等其他因素。可以通过改变工件特性来提高切割质量。钢材表面温度过高和锈蚀都能影响切割质量。一般要求钢板温度要低，可以通过调整切割顺序来降低钢板表面温度，要求一个位置割完后，调到较远的位置进行切割，在调整过程中，要综合考虑切割质量和切割效率问题：也可以通过在切割处使用水冷却來降低钢板温度。钢板表而锈蚀严重，严重影响切割质量，导致切割豁口大，切割孔时，废料清除不掉，增加后续处理成本。激光切割的主要工艺。1、气化切割。在高功率密度激光束的

5、加热厂材料表面温度升至沸点温度的速度是如此Z快，足以避免热传导造成的熔化，丁•是部分材料气化成蒸汽消失，部分材料作为喷出物从切缝底部被辅助气体流吹走。激光切割的温度超过11000°C,足以使任何材料气化，因此在激光切割吋。除熔化外，气化也起著重要的作用。有些材料（例如碳和某些陶瓷）的激光切割过程则纯屈气化过程。2、熔化切割。当入射的激光束功率密度超过某一值后，光束照射点处材料内部开妈蒸发，形成孔洞。一旦这种小孔形成，它将作为黑体吸收所有的入射光束能量。小孔被熔化金属壁所包围，然后，与光束同轴的辅助气流把孔洞周围的熔融材料带走。随着工件移动，小孔按切割方

6、向同步横移形成一条切缝。激光束继续沿着这条缝的前沿照射，熔化材料持续或脉动地从缝内被吹走。3、氧化熔化切害！熔化切割一般活用惰性气体，如果代之以氧气或其它活性气体，材料在激光束的照射下被点燃，与氧气发生激烈的化学反应而产生另一•热源，称为氧化熔化切割。4、控制断裂切割对于容易受热破坏的脆性材料，通过激光束加热进行高速、可控的切断，称为控制断裂切割。这种切割过程主要内容是：激光束加热脆性材料小块区域，引起该区域大的热梯度和严重的机械变形，导致材料形成裂缝。只要保持均衡的加热梯度，激光束可引导裂缝在任何需要的方向产生。CO2激光切割：激光切割主要是CO2激

7、光切割，CO2激光切割是用聚焦镜将C02激光束聚焦在材料表而使材料熔化，同时用与激光束同轴的压缩气体吹走被熔化的材料，并使激光束与材料沿一定轨迹作相对运动，从而形成一定形状的切缝。C02激光切割技术比其他方法的明显优点是：（1）切割质量好。切口宽度窄（一般为0.1-0.5mm）、精度高（一般孔中心距误茅0.1-0.4mm,轮廓尺寸误差0.1-0.5mm）＞切口表面粗糙度好（一般Ra为12.5-25um），切缝一般不需要再加工即可焊接。（2）切割速度快。例如采用2KW激光功率,8mm厚的碳钢切割速度为1.6m/mim2mm厚的不锈钢切割速度为3.5m/m

8、in,热影响区小，变形极小。（3）清洁、安全、无污染。大大改善了操作人员的工作环境。当然就精度