激光切割技術(shù)論文

1、激光加工技術(shù)-激光切割技術(shù) 作者：0000 貴州大學(xué) 機(jī)械工程學(xué)院機(jī)制081班 郵編：550000【摘要】 激光加工技術(shù)是一種先進(jìn)制造技術(shù)，而激光切割是激光加工應(yīng)用領(lǐng)域的一部分，激光切割是當(dāng)前世界上先進(jìn)的切割工藝。由于它具備精密制造、柔性切割、異型加工、一次成形、速度快、效率高等優(yōu)點，所以在工業(yè)生產(chǎn)中解決了許多常規(guī)方法無法解決的難題。激光能切割大多數(shù)金屬材料和非金屬材料【關(guān)鍵詞】激光切割的原理 激光切割的分類及特點 激光切割技術(shù)的應(yīng)用abstract the laser processing technology is a kind of advanced manufacturing tech

2、nology, laser cutting is part of the laser processing applications, laser cutting is the current world advanced cut craft. because it has precision manufacturing, flexible cutting, the heterogeneous type processing, once shaping, speed and higher efficiency, so in industrial production in solving ma

3、ny conventional method can not solve the problem. laser can cut most metal materials and nonmetal materials .key words laser cutting the principle of laser cutting the classification and characteristics of laser cutting technology application .1.概述激光切割是激光加工行業(yè)中最重要的一項應(yīng)用技術(shù)。它占整個激光加工業(yè)的70%以上。激光切割與其他切割方法相比

4、，最大區(qū)別是它具有高速、高精度及高適應(yīng)性的特點。同時還具有割縫細(xì)、熱影響區(qū)小、切割面質(zhì)量好、切割時無噪聲、切割過程容易實現(xiàn)自動化控制等優(yōu)點。因此，目前激光切割已廣泛地應(yīng)用于汽車、機(jī)車車輛制造、航空、化工、輕工、電器與電子、石油和冶金等工業(yè)部門中。 圖 1 激光切割 圖 2激光切割的原理圖圖 3 co2激光切割2激光切割的原理在激光束能量作用下（氧助切割機(jī)制下，還要加上噴氧氣與到達(dá)燃點的金屬發(fā)生放熱反應(yīng)放出的熱量），材料表面被迅速（ms范圍）加熱到幾千乃至上萬度（）而熔化或汽化，隨著汽化物逸出和熔融物體被輔助高壓氣體（氧氣或氮氣等惰性氣體）吹走，切縫便產(chǎn)生了（原理圖見圖2）1。脈沖激光適用于金屬

5、材料, 連續(xù)激光適用于非金屬材料, 后者是激光切割技術(shù)的重要應(yīng)用領(lǐng)域。激光切割主要是co2激光切割（圖3）, 激光切割是用聚焦鏡將co2激光束聚焦在材料表面使材料熔化, 并使co2激光束與材料沿一定軌跡作相對運動, 從而形成一定狀的切縫3。圖4 激光切割設(shè)備示意圖 激光切割設(shè)備（見圖4）除具有一般機(jī)床所需有的支承構(gòu)件、運動部件以及相應(yīng)的運動控制裝置外，主要還應(yīng)備有激光加工系統(tǒng)，它是由激光器、聚焦系統(tǒng)和電氣系統(tǒng)三部分組成的。3.激光切割的分類激光切割可分為激光汽化切割、激光熔化切割、激光氧氣切割和激光劃片與控制斷裂三類5。1) 激光汽化切割利用高能量密度的激光束加熱工件，使溫度迅速上升，在非常短

6、的時間內(nèi)達(dá)到材料的沸點，材料開始汽化，形成蒸汽。這些蒸汽的噴出速度很大，在蒸汽噴出的同時，在材料上形成切口。材料的汽化熱一般很大，所以激光汽化切割時需要很大的功率和功率密度。激光汽化切割多用于極薄金屬材料和非金屬材料（如紙、布、木材、塑料和橡皮等）的切割。2) 激光熔化切割激光熔化切割時，用激光加熱使金屬材料熔化，然后通過與光束同軸的噴嘴噴吹非氧化性氣體（ar、he、n等），依靠氣體的強(qiáng)大壓力使液態(tài)金屬排出，形成切口。激光熔化切割不需要使金屬完全汽化，所需能量只有汽化切割的1/10。激光熔化切割主要用于一些不易氧化的材料或活性金屬的切割，如不銹鋼、鈦、鋁及其合金等。3) 激光氧氣切割（氧化熔化

7、切割）激光氧氣切割原理類似于氧乙炔切割。它是用激光作為預(yù)熱熱源，用氧氣等活性氣體作為切割氣體。噴吹出的氣體一方面與切割金屬作用，發(fā)生氧化反應(yīng)，放出大量的氧化熱；激光氧氣切割主要用于碳鋼、鈦鋼以及熱處理鋼等易氧化的金屬材料。4.激光切割的特點激光切割與其他熱切割方法相比較，總的特點是切割速度快、質(zhì)量高。具體概括為如下幾個方面。1） 切割質(zhì)量好由于激光光斑小、能量密度高、切割速度快，因此激光切割能夠獲得較好的切割質(zhì)量。 激光切割切口細(xì)窄，切縫兩邊平行并且與表面垂直，切割零件的尺寸精度可達(dá)0.05mm。 切割表面光潔美觀，表面粗糙度只有幾十微米，甚至激光切割可以作為最后一道工序，無需機(jī)械加工，零部件

8、可直接使用。 材料經(jīng)過激光切割后，熱影響區(qū)寬度很小，切縫附近材料的性能也幾乎不受影響，并且工件變形小，切割精度高，切縫的幾何形狀好，切縫橫截面形狀呈現(xiàn)較為規(guī)則的長方形。2） 切割效率高由于激光的傳輸特性，激光切割機(jī)上一般配有多臺數(shù)控工作臺，整個切割過程可以全部實現(xiàn)數(shù)控。操作時，只需改變數(shù)控程序，就可適用不同形狀零件的切割，既可進(jìn)行二維切割，又可實現(xiàn)三維切割。 3） 切割速度快用功率為1200w的激光切割2mm厚的低碳鋼板，切割速度可達(dá)600cm/min；切割5mm厚的聚丙烯樹脂板，切割速度可達(dá)1200cm/min。材料在激光切割時不需要裝夾固定，既可節(jié)省工裝夾具，又節(jié)省了上、下料的輔助時間。5

9、.激光切割技術(shù)的廣泛應(yīng)用圖6 激光切割布藝圖5 圓形鋸片圖6 激光切割布藝圖5 圓形鋸片激光切割的應(yīng)用領(lǐng)域非常廣泛, 比如汽車行業(yè)、計算機(jī)、電氣機(jī)殼、各種金屬零件和特殊材料的切割、圓形鋸片（見圖5）、壓克力、彈簧墊片、2mm以下的電子機(jī)件用銅板、石英玻璃、硅橡膠、1mm以下氧化鋁陶瓷片、航天工業(yè)使用的欽合金等等。 圖7 激光切割金屬1） 服飾、皮革2002年7月博業(yè)激光應(yīng)用有限公司正式推出第三代“ lec plus激光雕刻切割機(jī)” ,廣泛應(yīng)用于服裝服飾（見圖6）、皮革等眾多領(lǐng)域。co2激光器,是針對皮革、服裝用戶大批量生產(chǎn)而量身定制的新型激光裁剪機(jī)。使加工效率增加一倍且保留原系列單頭裁剪機(jī)的優(yōu)

10、勢, 進(jìn)一步提高雕刻精度, 廣泛應(yīng)用于服裝、布料、繡花、貝占布繡、皮革等行業(yè)。2） 微芯片的激光2004年8月, 俄國研究人員開發(fā)出一種簡單高效地將藍(lán)寶石晶體等切割成厚度不到1微米的薄片的激光裝置。利用這種能量聚集在特定空間和時間內(nèi)的激光, 照射諸如藍(lán)寶石等材料, 可以直接在材料內(nèi)部打出一些緊密相鄰的細(xì)小孔眼。這樣被“ 鉆” 空的藍(lán)寶石材料可以很容易“ 掰開” , 獲得理想的微芯片。3） 汽車零部件切割在汽車樣車和小批量生產(chǎn)中大量使用三維激光束切割機(jī), 對普通鋁、不銹鋼等薄板、帶材的切割加工, 應(yīng)用激光加工, 其高速切割速度已達(dá)10m/min, 不僅大幅度縮短了生產(chǎn)準(zhǔn)備周期, 并且使車間生產(chǎn)實

11、現(xiàn)了柔性化,加工面積減小了一半。由于它的加工效率高,比機(jī)械加工方式的加工費用減少了50%。參考文獻(xiàn)1 董鋒,陸雅娟. 激光切割工藝及設(shè)備j. cad/cam與制造業(yè)信息化 , 2003,(04)：17-232 江海河. 激光加工技術(shù)應(yīng)用的發(fā)展及展望j光電子技術(shù)與信息 , 2001,(04)：30-343 胡興軍,劉向陽. 激光切割的基本原理及新進(jìn)展j. 蘇南科技開發(fā) , 2004,(11)：47-504 朱秀芹. 激光切割技術(shù)在生產(chǎn)中的推廣應(yīng)用j衡器 , 2003,(01) ：20-255 郝喜海，吳若梅，張繼紅. 激光切割技術(shù)在機(jī)械制造中的應(yīng)用及發(fā)展j機(jī)械制造 , 1999,(08)：26-356 胡興軍,劉向陽. 激光切割的基本原理及新進(jìn)展j. 蘇南科技開發(fā) , 2004,(11) ：19-227 陳樹明. 激光切割技術(shù)現(xiàn)狀及