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　　1、主要控制参数是激光功率和光斑尺寸大小 封闭外形也不容易获得成功控制断裂切割速度快，不需要太高的功率，否则会引起工件表面熔化，破坏切缝边缘其束可引导裂缝在任何需要的方向产生 要注意的是，这种控制断裂切割不适合切割锐角和角边切缝切割特大脆性材料小块区域，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：激光束加热糙如果激光束移动的速度比氧的燃烧速度快，则所得切缝狭而光滑 4、控制断裂切割 对于容易受热破切割速度 在拥有两个热源的氧化熔化切割过程中，如果氧的燃烧速度高于激光束的移2、动速度，割缝显得宽而粗的热量要占到切割所需全部能量的60%左右 很明显，与惰性气体比较，使用氧作辅助气体可获得较高的化熔化切割过程存在着两个热源，即激光照射能和氧与金属化学反应产生的热能据估计，切割钢时，氧化反应放出，因为流速过快会导致切缝出口处反应产物即金属氧化物的快速冷却，这对切割质量也是不利的 显然，氧慢也对燃烧速度有很大的影响氧气流速越高，燃烧化学反应和去除熔渣的速度也越快当然，氧气流速不是越高越好熔融的金属壁所包围 燃烧物质转移成熔渣控制氧和金属的燃烧速度，同时氧气扩散通过熔渣到达点火前沿的快随之与氧气发生激烈的燃烧反应，放出大量热量在此热量作用下，材料内部形成充满蒸汽的小孔，而小孔3、的周围为而产生另一热源，称为氧化熔化切割具体描述如下： 材料表面在激光束的照射下很快被加热到燃点温度，一般使用惰性气体，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、氧化熔化切割 熔化切割后，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，小孔按切割方向同步横移形成一条切缝内部开妈蒸发，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，然以熔滴的形式被气流驱除的 2、熔化切割 当入射的激光束功率密度超过某一值后，光束照射点处材料蒸汽随身带走熔化质4、点和冲刷碎屑，形成孔洞汽化过程中，大约40%的材料化作蒸汽消失，而有60%的材料是不能熔化的材料，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，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，足要求必须重视解决各种关键技术及执行质量标准以使这一新技术在我国获得更广泛的应用 激光切割的主要的应用国外正研究开发更高切割速度和更厚钢板的切割技术与装置为了满足工业生产对质量和生产效率越来越高的口太远与聚焦光束难以匹配而无法采用 综5、上所述CO2激光器切割技术正在我国工业生产中得到越来越多Pc也较大同样可以取得好的效果并有利于保护透镜提高其使用寿命曲线上的其他高切割压力区由于距喷嘴出切割压力Pc大而稳定是目前工业生产中切割手扳常用的工艺参数第二高切割压力区约为喷嘴出口的3切割压力界多次反射使切割压力呈周期性的变化 第一高切割压力区紧邻喷嘴出口工件表面至喷嘴出口的距离约为嘴在Pn为到时切割速度可达到/和/应指出的是切割压力Pc还是工件与喷嘴距离的函数由于斜激波在气流的边度Rz与切割速度Vc的函数关系从图中可以看出2小孔喷嘴在Pn为时切割速度只能达到/4、5二种拉伐尔喷拉伐尔喷嘴分别作了试验见图4试验结果如图5所示：分别表示26、4、5喷嘴在不同的氧气压力下切口表面粗糙喷嘴即拉伐尔喷嘴为方便制造可采用如图4的结构德国汉诺威大学激光中心使用激光器透镜焦距采用小孔喷嘴和为进一步提高激光切割速度可根据空气动力学原理在提高喷嘴压力的前提下不产生正激波设计制造一种缩放型弱了气流去除熔融材料的作用影响了切割速度因此采用锥孔带端部小圆孔的喷嘴其氧气的喷嘴压力常在3以下 1+1/n)1+n/2时气流正常斜激波封变为正激波切割压力Pc下降气流速度减低并在工件表面形成涡流削气体分子的自由度两因素有关：如氧气、空气的n=5因此其阈值Pn=1()=当喷嘴压力更高Pn/Pa=(的压力阈值当喷嘴压力超过此值时气流为正常斜激波气流速从亚音速向超音7、速过渡此阈值与Pn、Pa比值及Pg+1) V-气体流速 L/ d-喷嘴直径 mm Pg-喷嘴压力 对于不同的气体有不同膨胀到大气压力Pa研究工作表明随着Pn的增加气流流速增加Pc也不断增加 可用下列公式计算： V=(力Pn(表压为Pg)的气体称喷嘴压力从喷嘴出口喷出经一定距离到达工件表面其压力称切割压力Pc最后气体 紫铜制造体积较小是易损零件需经常更换因此不进行流体力学计算与分析在使用时从喷嘴侧面通入一定压素目前激光切割用的喷嘴采用简单的结构即一锥形孔带端部小圆孔通常用实验和误差方法进行设计由于喷嘴一般用量将熔融材料喷射吹出因此除光束的质量及其控制直接影响切割质量外喷嘴的设计及气流的控制也是十8、分重要的因流的基本要求是进入切口的气流量要大速度要高以便足够的氧化使切口材料充分进行放热反应；同时又有足够的动设计及气流控制技术： 激光切割钢材时氧气和聚焦的激光束是通过喷嘴射到被切材料处从而形成一个气流束对气有以下三种：改变脉冲宽度；改变脉冲频率；同时改变脉冲宽度和频率实际结果表明第种效果最好 3喷嘴上由于时间太短改变以上条件的可能性不大在工业生产中主要采用改变激光平均功率的办法比较现实具体方法速连续切割的过渡技术应以重视从理论上讲通常可改变加速段的切割条件：如焦距、喷嘴位置、气体压力等但实际体压力的切换及穿孔时间的控制在采用脉冲穿孔的情况下为了获得高质量的切口从工件静止时的脉冲穿孔到工件等9、一般横流CO2激光器不能适应激光切割的要求此外脉冲穿孔还须要有较可靠的气路控制系统以实现气体种类、气其穿孔质量优于爆破穿孔为此所使用的激光器不但应具有较高的输出功率；更重要的时光束的时间和空间特性因此微粒喷射逐步深入因此厚板穿孔时间需要几秒钟一旦穿孔完成立即将辅助气体换成氧气进行切割这样穿孔直径较小常用空气或氮气作为辅助气体以减少因放热氧化使孔扩展气体压力较切割时的氧气压力小每个脉冲激光只产生小的穿孔所用的氧气压力与切割时相同飞溅较大 脉冲穿孔：采用高峰值功率的脉冲激光使少量材料熔化或汽化直径为板厚的一半因此对较厚的板爆破穿孔孔径较大且不圆不宜在要求较高的零件上使用只能用于废料上此外由于在中心10、形成一凹坑然后由与激光束同轴的氧流很快将熔融材料去除形成一孔一般孔的大小与板厚有关爆破穿孔平均割对于没有冲压装置的激光切割机有两种穿孔的基本方法： 爆破穿孔：( )，材料经连续激光的照射后外一般都必须在板上穿一小孔早先在激光冲压复合机上是用冲头先冲出一孔然后再用激光从小孔处开始进行切使补偿光路增加以保持光程长度一致 2切割穿孔技术：任何一种热切割技术除少数情况可以从板边缘开始路切割机上增加x、y方向的补偿光路系统即当切割远端光程增加时使补偿光路缩短；反之当切割近端光程减小时压若聚焦前光束尺寸变小而使焦点光斑直径变大时自动控制水压改变聚焦曲率使焦点光斑直径变小 飞行光近端到远端F轴也同时移动使光11、束聚焦后光斑直径在整个加工区域内保持一致如图二所示 控制聚焦镜的水移动透镜的下轴它与控制喷嘴到材料表面距离的Z轴是两个相互独立的部分当机床工作台移动或光轴移动时光束从束直径变大发散角变小使在切割工作范围内近端和远端聚焦前光束尺寸接近一致 在切割头上增加一独立的户选用： 平行光管这是一种常用的方法即在CO2激光器的输出端加一平行光管进行扩束处理扩束后的光了减少因聚焦前光束尺寸变化带来的焦点光斑尺寸的变化国内外激光切割系统的制造商提供了一些专用的装置供用束发散角切割近端和远端时光程长短不同聚焦前的光束尺寸有一定差别入射光束的直径越大焦点光斑的直径越小为吹空气将脉冲激光打在不锈钢板上使切割头从上往下12、运动直至蓝色火花最大处为焦点对于飞行光路的切割机由于光点斜板法：用和垂直轴成一角度斜放的塑料板使其水平拉动寻找激光束的最小处为焦点蓝色火花法：去掉喷嘴确定焦点位置的简便方法有三种：打印法：使切割头从上往下运动在塑料板上进行激光束打印打印直径最小处为焦； 6mm的碳钢焦点在表面之上； 6mm的不锈钢焦点在表面之下具体尺寸由实验确定 在工业生产中焦点相对于被切材料表面的位置十分重要顾虑到切割质量、切割速度等因素原则上6mm的金属材料焦点在表面上有效焦深还和透镜直径及被切材料有关例如用5的透镜切碳钢焦深为焦距的+2%范围内即5mm左右因此控制率CO2激光切割工业应用中广泛采用5(mm)的焦距实际焦点13、光斑直径在之间对于高质量的切割镜的焦深成正比聚焦透镜焦深越小焦点光斑直径就越小但切割有飞溅透镜离工件太近容易将透镜损坏因此一般大功2由于能量密度与4/d2成正比所以焦点光斑直径尽可能的小以便产生一窄的切缝；同时焦点光斑直径还和透和解决以下几项关键技术： 1、焦点位置控制技术：激光切割的优点之一是光束的能量密度高一般10W/cm器与数控系统的性能和精度都直接影响激光切割的效率和质量特别是对于切割精度较高或厚度较大的零件必须掌握人员的重要课题 、CO2激光切割的几项关键技术是光、机、电一体化的综合技术 激光束的参数、机切割厚板的切口质量因此在我国扩大CO2激光切割的工业应用领域解决新的应用中一些技14、术难题仍然是工程技术工程机械、造船工业等的应用切割低碳钢厚度已超过30mm并特别注意研究用氮气切割低碳钢的工艺技术以提高研究开发各种专用切割系统材料输送系统直线电机驱动系统等目前切割系统的切割速度已超过m/ 为扩展或配置工业机器人切割空间曲线开发各种三维切割软件以加快从画图到切割零件的过程 为了提高生产效率难度大已有不少单位投入生产 国外除上述应用外还在不断扩展其应用领域 采用三维激光切割系统管为了挡住泥沙进入抽油泵在壁厚为69mm的合金钢管上切出宽的均匀切缝起割穿孔处小孔直径不能切割技术然后在槽中镶嵌刀片使用时装在模切机上切下各种已印刷好图形的包装盒国内近年来应用的一个新领域是石油筛缝缝的特15、殊零件最广泛应用的典型零件是包装印刷行业用的模切版它要求在20mm厚的木模板上切出缝宽为的槽术照相册的图案公司、单位、宾馆、商场的标记车站、码头、公共场所的中英文字体 第三类：要求均匀切件、大电机硅钢片等 第二类：装饰、广告、服务行业用的不锈钢或非金属材料的图案、标记、字体等如艺有：自动电梯结构件、升降电梯面板、机床及粮食机械外罩、各种电气柜、开关柜、纺织机械零件、工程机械结构复杂批量不大一般厚度;12mm的低碳钢、;6mm厚的不锈钢以节省制造模具的成本与周期已采用的典型产品2激光切割的产品大体上可归纳为三类： 第一类：从技术经济角度不宜制造模具的金属钣金件特别是轮廓形状0mm厚的非金属材料对16、于三维空间曲线的切割在汽车、航空工业中也开始获得了应用 目前适合采用CO 从目前国内应用情况分析CO2激光切割广泛应用于12mm厚的低碳钢板;6mm厚的不锈钢板及；2增加在此基础上随着我国大中型企业体制改革的深入和经济实力的增强越来越多的企业将采用CO2激光切割技术家其中51%从事激光切割工作八十年代我国激光加工站主要从事激光热处理工作九十年代后激光切割及攻站逐步中小企业加工的需要；一方面在初期对推广应用激光切割技术起到宣传示范的作用XX年美国全国共有激光加工站； 另一类单位是加工站加工站是专门对外承接激光加工业务的自身无主导产品它的存在一方面可满足一些单位：一类是大中型制造企业这些企业生产的17、产品中有大量板材需要下料、切料并且具有较强的经济和技术实力切割系统累计已达台左右约占全世界正运行系统总量的% CO2激光切割系统的购置着主要是两类 虽然激光切割的发展趋势较快但应用水平与发达国家相比差距较大至XX年我国已在工业生产中使用的CO2激光年全世界共销售的激光切割系统为台共亿美元据不完全统计我国目前每年生产CO2激光切割机近台共亿元人民币阳普瑞玛公司、济南捷迈公司、武汉楚天公司等根据美国激光工业应用权威杂志“ ”XX年度报告统计：XX本公司、公司、公司、澳大利亚HG 公司等目前国内能提供平板切割机的企业有上海团结普瑞玛公司、沈求有二维平板切割机、三维空间曲线切割机、管子切割机等国外知名18、企业有德国公司、意大利公司、瑞士公司、日的不断扩大CO2激光切割机不断改进目前国际国内已有多家企业从事生产各种CO2激光切割机以满足市场的需激光切割的工业应用 世界第一台CO2激光切割机是二十世纪七十年代的诞生的三十多年来由于应用领域选择某些先进制造技术以提高产品质量和生产效率因此CO2激光切割技术在我国获得了较快的发展 、CO2加工方法 九十年代以来由于我国S会Z义市场经济的发展企业间竞争激烈每个企业必须根据自身条件正确割已经和正在取代一部分传统的切割工艺方法特别是各种非金属材料的切割它是发展迅速应用日益广泛的一种先进能超过电加工；就切割厚度而言难以达到火焰和等离子切割的水平但是就以上显著的19、优点足以证明：CO2激光切 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和切口表面粗糙度而言CO2激光切割不可快例如采用2KW激光功率8mm厚的碳钢切割速度为/；2mm厚的不锈钢切割速度为/热影响区小变形极小 切割质量好切口宽度窄、精度高、切口表面粗糙度好切缝一般不需要再加工即可焊接 切割速度利用电话线从计算机辅助设计工作站来接受切割数据 CO2激光切割技术比其他方法的明显优点是： 原先不能加工的各种尺寸的部件目前，激光切割设备通常采用计算机化数字控制技术装置，采用该装置后，就可以成本，所以，在大生产中采用这种设备还是可行的由于没有刀具加工成本，所以激光切割设备也适用生产小批量的m20、m，但切割部件的尺寸误差较大 激光切割设备的价格相当贵，约美元以上但是，由于降低了后续工艺处理的加氧气可切割810mm厚的不锈钢，但加氧切割后会在切割面形成薄薄的氧化膜切割的最大厚度可增加到16的坯料，所切割的坯料不必再作进一步的处理 利用激光切割设备可切割4mm以下的不锈钢，在激光束中中，所以，仅有少量热传到钢材的其它部分，所造成的变形很小或没有变形利用激光可以非常准确地切割复杂形状和反射镜，激光束聚集在很小的区域能量的高度集中能够进行迅速局部加热，使不锈钢蒸发此外，由于能量非常集光源一般用二氧化碳激光束，工作功率为瓦该功率的水平比许多家用电暖气所需要的功率还低，但是，通过透镜激光切割原理激光切割原理 该技术采用激光束照射到钢板表面时释放的能量来使不锈钢熔化并蒸发激

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