天博综合APP官方下载激光切割简介_

　　激光切割无毛刺，皱折、精度高，优于等离子切割。对许多机电制造行业来说，由于微机程序的现代化激光切割系统能方便切割不同形状与尺寸的工件（工件图纸也可修改），它往往比冲切、模压工艺更被优先选用；尽管它加工速度慢于模冲，但它没有模具消耗，无需修理模具，还节约更换模具时间，从而节省加工费用，降低产品成本，所以从总体上讲在经济上更为合算。

　　在激光切割工艺研究方面，主要集中在对于激光模式、激光输出功率、焦点位置以及喷嘴形状等问题。早在20世纪70～80年代，美国、德国以及日本等国家已经在大量的激光切割试验的基础上，总结激光切割工艺，建立工艺数据库，并着手研究高性能的激光切割系统，90年代出国外推出一些高性能的激光切割系统就具有加工参数自动设定的功能。

　　德国巴伐利亚洲激光技术中心（BLZ）研发出铝泡沫夹层材料（AFS）的激光切割技术，AFS是一种卓越的汽车轻量化复合材料，其芯部为铝金属泡沫材料，外层是两个很薄的包覆薄板材（件），重量轻，刚性好，且强度高，可任意成形。AFS应在形成泡沫和非泡沫状态下被激光切割（加工）

　　自上世纪七十年代初，激光切割技术投入生产应用以来，发展速度非常快，技术日趋完善。目前工业发达国家对这一技术的运用较为广泛。促使激光切割技术得到更多使用的主要原因是：激光切割具有热变形小、切割精度高、易于实现无人自动切割。通过使用改进型的大功率激光源，使其切割速度接近了等离子切割的水平，从切割表面质量来看，激光切割优于等离子切割。目前，国外已研制出适用于坡口切割的激光处理器和相关的控制软件。解决了激光坡口切割所需大量数据处理的问题，使的在切割过程中的角度、光距以及运行速度得到了有效的控制。这样使激光切割更具实用性。其中德国ESAB和TRUMPF公司已向市场推出多功能三维激光切割机。

　　第二阶段：从20世纪80年代中期开始，在上海、株洲和天津等地先后全套引进高功率激光切割系统，较广泛的把激光切割新工艺引入了我国的工业制造领域。

　　第三阶段：20时间90年代后是激光切割发展的第三阶段，开始发展中高功率的，具有适合切割光束模式的快流CO2激光系统为工业界服务。

　　日本是最早把激光切割加工系统引入汽车生成中的国家，主要应用于大型覆盖件的下料切边，挡风板的激光切割等。美国的福特和通用公司以及日本的丰田、日产等汽车公司，在汽车生产线上普遍采用激光切割技术。日本在激光加工方面的研究走在世界的前列，已经在车门制造过程中将钢板切割，焊接和压模成形一体化，并且取得了很大的进展。

　　激光源一般用二氧化碳激光束，工作功率为500～2500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，使切割材料蒸发。此外，由于能量非常集中，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的坯料，所切割的坯料不必再作进一步的处理。

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　　大多数有机与无机都可以用激光切割。在工业制造占有分量很重的金属加工业，许多金属材料，不管它具有什么样的硬度，都可进形无变形切割（目前使用最先进的激光切割系统可切割工业用钢的厚度已可接近20mm）。当然，对高反射率材料，如金、银、铜和铝合金，它们也是好的传热导体，因此激光切割很困难，甚至不能切割（某些难切割材料可使用脉冲波激光束进行切割，由于极高的脉冲波峰值功率，会使材料对光束的吸收系数瞬间急剧提高）。

　　（1）国家科委组建的“国家固体激光工程技术研究中心”，依托于电子工业部第十一研究所；

　　（2）由国家计委组建的“激光加工国家工程研究中心”，依托于华中科技大学激光技术与研究所；

　　（3）由国家经贸委组建的“国家产学研激光加工技术中心”，依托于北京市机电研究所和北京工业大学；

　　（1）切割质量好。由于激光光斑小、能量密度高、切割速度快，因此激光切割能够获得较好的切割质量。激光切割切口细窄，切缝两边平行并且与表面垂直，切割零件的尺寸精度可达±0.05mm。切割表面光洁美观，表面粗糙度只有几十微米，甚至激光切割可以作为最后一道工序，无需机械加工，零部件可直接使用。

　　从工业领域来看，金属和非金属的激光切割是激光加工最主要的应用领域，最具代表性的是应用于汽车工业中，车身覆盖件三维轮廓的激光切割有大量的应用，据估计60％的汽车零件通过激光加工来提高零件质量。美国、欧洲、日本等工业发达国家的激光切割已经形成一个新兴的高技术产业，工业激光器和激光切割机的销售逐年增加，在全球生产、销售用于激光加工领域中有超过40％的激光器是做切割用途。

　　现以德国TRUMPF公司的TLF2200和TLF2600激光发生器为例，表1和表2列出了激光器参数和切割参数。

　　激光切割是利用经聚焦的高功率密度激光束照射工件，使被照射的材料迅速熔化、汽化、烧蚀或达到燃点，同时借助与光束同轴的高速气流吹除熔融物质，从而实现将工件割开。

　　激光切割以其切割范围广、切削速度高、切缝窄、切割质量好，热影响区小，加工柔性大等优点在现代工业中得到及其广泛的应用，激光切割技术成为激光加工技术中最为成熟的技术之一。

　　激光切割是激光加工行业中最量要的一项应用技术,由于具有诸多特点,已广泛地应用于汽车、机车车辆制造、航空、化工、轻工、电器与电子、石油和冶金等工业部门。近年来，激光切割技术发展很快，国际上每年都以20％～30％的速度增长。我国自1985年以来，更以每年25％以上的速度增长。由于我国激光工业基础较差，激光加工技术的应用尚不普遍，激光加工整体水平与先进国家相比仍有较大差距，相信随着激光加工技术的不断进步，这些障碍和不足会得到解决。激光切割技术必将成为21世纪不可缺少的重要的钣金加工手段。激光切割加工广阔的应用市场，加上现代科学技术的迅猛发展，使得国内外科技工作者对激光切割加工技术进行不断探入的研究，推动着激光切割技术不断创新，激光切割技术的发展方向如下：

　　(3)激光切割将向高度自动化、智能化方向发展。将CAD/CAPP/CAM以及人工智能运用于激光切割，研制出高度自动化的多功能激光加工系统。

　　自从1967年Sullivan和Houldcraft[1]首先提出并实现用吹氧法进行金属的气体激光切割以来,激光切割以其切割范围广、切割速度高、切缝窄、切割面粗糙度低、热影响区小、热畸变小、加工柔性好、可实现众多复杂零件的切割等优点而成为现代工业应用中的第一大户。在美国、德国、日本等发达国家,因其汽车工业的发达而使用比例达以上。

　　（4）加工灵活性好，既能够切割平面共建，又能切割立体工件。可以从任意一点开始，切口可向任何方向进行。

　　（5）使用范围广，能切割易碎的脆性材料，以及极软、极硬的材料；切割淬火钢时，可使其硬度不变。

　　（6）激光切割的深宽比高，对于非金属可以达到100：1以上，对于金属也可以达到20：1左右，还可以切割不穿透的盲槽。

　　（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/min；2mm厚的不锈钢切割速度为3.5m/min,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。当然就精度和切口表面粗糙度而言,CO2激光切割不可能超过电加工；就切割厚度而言难以达到火焰和等离子切割的水平。

　　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。切边热影响很小，基本没有工件变形。切割过程中还添加与被切材料相适合的辅助气体。钢切割时得用氧作为辅助气体与溶融金属产生放热化学反应氧化材料，同时帮助吹走割缝内的熔渣。切割聚丙烯一类塑料使用压缩空气，棉、纸等易燃材料切割使用惰性气体。进入喷嘴的辅助气体还能冷却聚焦透镜，防止烟尘进入透镜座内污染镜片并导致镜片过热。

　　有些原子或离子的高能级或次高能级却有较长的寿命，这种寿命较长的较高能级，称为亚稳态能级，而这些亚稳态能级的存在时形成激光的重要条件。某些具有亚稳态能级结构的物质，在一定外来光子能量激发的条件下，会吸收光能，使处在较高能级（亚稳态）的原子（或粒子）数目大于处于低能级（基态）的原子数目，这种现象称为“粒子数反转”。在粒子数反转的状态下，如果有一束光子照射该物体，而光子的能量恰好等于这两个能级对应的能量差，这时就能产生受激辐射，输出大量的光能，从而产生激光。自然界中，能量的传递有三种方式：自发辐射、受激辐射、受激吸收。如图1所示，但只有第（2）种情况才有可能产生激光。

　　(1)伴随着激光器向大功率发展以及采用高性能的CNC及伺服系统,使用高功率的激光切割可获得高的加工速度,同时减小热影响区和热畸变;所能够切割的材料板厚也格进一步地提高，高功率激光可以通过使用Q开关或加载脉冲波，从而使低功率激光器产生出高功率激光。

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　　(2)根据激光切割工艺参数的影响情况，改进加工工艺，如：增加辅助气体对切割熔渣的吹力；加入造渣剂提高熔体的流动性；增加辅助能源，并改善能量之间的耦合；以及改用吸收率更高的激光切割。

　　另一方面，从如何使模具适应工件设计尺寸和形状变化角度看，激光切割也可发挥其精确、重现性好的优势。作为层叠模具的优先制造手段，由于不需要高级模具制作工，激光切割运转费用也并不昂贵，因此还能显著地降低模具制造费用。激光切割模具还带来的附加好处是模具切边会产生一个浅硬化层（热影响区），提高模具运行中的耐磨性。激光切割的无接触特点给圆锯片切割成形带来无应力优势，由此提高了使用寿命。

　　我国激光加工技术起步比较晚，基础工业相对落后，工业生产自动化程度不是很高，市场竞争意识薄弱。但是由于国家高度重视仿真高科技产业，经过长久的不懈努力取得可喜的成果。尤其在激光切割方面，成果更加显著。主要分为三个阶段：

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　　第一阶段：早在20世纪70年代中期，我国就开始激光切割试验，到70年代末，中科院长春光机所就为成都飞机制造厂安装了中功率激光器，用于切割飞机零件。1976年，由中科院长春光机所、长春第一汽车制造厂等单位合作的CO2激光机成功的应用于“红旗”牌汽车的覆盖件的切割上。