激光切割技術的原理及應用激光切割技術的原理及應用 11.激光切割技術介紹 21.1激光切割技術概述 31.2激光切割技術的原理 41.3激光切割技術的發展歷史 52.激光切割的特點 72.1激光切割的總體特點 72.2CO2激光切割技術的特點 91.切割質量好 9切口寬度窄（普通為0.1--0.5mm）、精度高（普通孔中心距誤差0.1--0.4mm，輪廓尺寸誤差0.1--0.5mm）、切口表面粗糙度好（普通Ra為12.5--25μm），切縫普通不需要再加工即可焊接。 92.切割速度快 93.清潔、安全、無污染 92.3半導體激光切割機 92.4光纖激光切割機 113.激光切割技術的應用及發展前景 133.1激光切割技術的市場現狀 133.2激光切割技術的應用 15結論 17激光切割技術的原理及應用材料12A文修曜摘要激光加工技術是一種先進制造技術，而激光切割是激光加工應用領域的一部分，激光切割是現在世界上先進的切割工藝。由于它含有精密制造、柔性切割、異型加工、一次成形、速度快、效率高等優點，因此在工業生產中解決了許多常規辦法無法解決的難題。激光能切割大多數金屬材料和非金屬材料。AbstractThelaserprocessingtechnologyisakindofadvancedmanufacturingtechnology,andlasercuttingispartofthelaserprocessingapplications,lasercuttingisthecurrentadvancedcuttingtechnologyintheworld.Becauseithasflexiblecutting,stoneprocessing,precisionmanufacturing,aforming,fastspeed,higherefficiency,soinindustrialproductionsolvedmanyconventionalmethodscannotsolvetheproblem.Canlasercuttingmostofthemetalmaterialsandnonmetalmaterials.核心詞：激光切割的原理；激光切割的分類及特點；激光切割技術的應用激光切割技術介紹1.1激光切割技術概述激光切割是激光加工行業中最重要的一項應用技術。它占整個激光加工業的70%以上。激光切割與其它切割辦法相比，最大區別是它含有高速、高精度及高適應性的特點。同時還含有割縫細、熱影響區小、切割面質量好、切割時無噪聲、切割過程容易實現自動化控制等優點。激光切割板材時，不需要模具，能夠替代某些需要采用復雜大型模具的沖切加工辦法，能大大縮短生產周期和減少成本。

因此，現在激光切割已廣泛地應用于汽車、機車車輛制造、航空、化工、輕工、電器與電子、石油和冶金等工業部門中。激光切割重要是CO2激光切割,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。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，同時用與激光束同軸的壓縮氣體吹走被熔化的材料，并使激光束與材料沿一定軌跡作相對運動，從而形成一定形狀的切縫。激光切割技術廣泛應用于金屬和非金屬材料的加工中，可大大減少加工時間，減少加工成本，提高工件質量。激光束聚焦成很小的光點其最小直徑可不大于0.1mm，使焦點處達成很高的功率密度可超出106W／cm2)。這時光束輸入（由光能轉換）的熱量遠遠超出被材料反射、傳導或擴散部分，材料很快加熱至汽化濕度，蒸發形成孔洞。隨著光束與材料相對線性移動，使孔洞持續形成寬度很窄（如0.1mm左右）的切縫。切邊熱影響很小，基本沒有工件變形。切割過程中還添加與被切材料相適合的輔助氣體。鋼切割時得用氧作為輔助氣體與溶融金屬產生放熱化學反映氧化材料，同時協助吹走割縫內的熔渣。切割聚丙烯一類塑料使用壓縮空氣，棉、紙等易燃材料切割使用惰性氣體。進入噴嘴的輔助氣體還能冷卻聚焦透鏡，避免煙塵進入透鏡座內污染鏡片并造成鏡片過熱。大多數有機與無機都能夠用激光切割。在工業制造占有分量很重的金屬加工業，許多金屬材料，不管它含有什么樣的硬度，都可進形無變形切割。固然，對高反射率材料，如金、銀、銅和鋁合金，它們也是好的傳熱導體，因此激光切割很困難，甚至不能切割。激光切割無毛刺，皺折、精度高，優于等離子切割。對許多機電制造行業來說，由于微機程序的當代化激光切割系統能方便切割不同形狀與尺寸的工件，它往往比沖切、模壓工藝更被優先選用；盡管它加工速度慢于模沖，但它沒有模具消耗，無需修理模具，還節省更換模具時間，從而節省加工費用，減少產品成本，因此從總體上講在經濟上更為合算。另首先，從如何使模具適應工件設計尺寸和形狀變化角度看，激光切割也可發揮其精確、重現性好的優勢。作為層疊模具的優先制造手段，由于不需要高級模具制作工，激光切割運轉費用也并不昂貴，因此還能明顯地減少模具制造費用。激光切割模具還帶來的附加好處是模具切邊會產生一種淺硬化層，提高模具運行中的耐磨性。激光切割的無接觸特點給圓鋸片切割成形帶來無應力優勢，由此提高了使用壽命。1.2激光切割技術的原理在激光束能量作用下（氧助切割機制下，還要加上噴氧氣與達成燃點的金屬發生放熱反映放出的熱量），材料表面被快速（ms范疇）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，切縫便產生了。脈沖激光合用于金屬材料,持續激光合用于非金屬材料,后者是激光切割技術的重要應用領域。

激光切割是運用高功率密度的激光束掃描過材料表面，在極短時間內將材料加熱到幾千至上萬攝氏度，使材料熔化或氣化，再用高壓氣體將熔化或氣化物質從切縫中吹走，達成切割材料的目的。該技術采用激光束照射到鋼板表面時釋放的能量來使不銹鋼熔化并蒸發。激光源普通用二氧化碳激光束，工作功率為500～2500瓦。該功率的水平比許多家用電暖氣所需要的功率還低，但是，通過透鏡和反射鏡，激光束聚集在很小的區域。能量的高度集中能夠進行快速局部加熱，使不銹鋼蒸發。另外，由于能量非常集中，因此，僅有少量熱傳到鋼材的其它部分，所造成的變形很小或沒有變形。運用激光能夠非常精確地切割復雜形狀的坯料，所切割的坯料不必再作進一步的解決。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，同時用與激光束同軸的壓縮氣體吹走被熔化的材料，并使激光束與材料沿一定軌跡作相對運動，從而形成一定形狀的切縫。從二十世紀七十年代以來隨著CO2激光器及數控技術的不停完善和發展，現在已成為工業上板材切割的一種先進的加工辦法。在五、六十年代作為板材下料切割的重要辦法中：對于中厚板采用氧乙炔火焰切割；對于薄板采用剪床下料，成形復雜零件大批量的采用沖壓，單件的采用振動剪。七十年代后，為了改善和提高火焰切割的切口質量，又推廣了氧乙烷精密火焰切割和等離子切割。為了減少大型沖壓模具的制造周期，又發展了數控步沖與電加工技術。多個切割下料辦法都有其有缺點，在工業生產中有一定的合用范疇。1.3激光切割技術的發展歷史激光切割是激光加工行業中最量要的一項應用技術,由于含有諸多特點,已廣泛地應用于汽車、機車車輛制造、航空、化工、輕工、電器與電子、石油和冶金等工業部門。近年來，激光切割技術發展很快，國際上每年都以20％～30％的速度增加。我國自1985年以來，更以每年25％以上的速度增加。由于我國激光工業基礎較差，激光加工技術的應用尚不普遍，激光加工整體水平與先進國家相比仍有較大差距，相信隨著激光加工技術的不停進步，這些障礙和局限性會得到解決。激光切割技術必將成為21世紀不可缺少的重要的鈑金加工手段。激光切割加工廣闊的應用市場，加上當代科學技術的迅猛發展，使得國內外科技工作者對激光切割加工技術進行不停探入的研究，推動著激光切割技術不停創新，激光切割技術的發展方向以下：

(1)隨著著激光器向大功率發展以及采用高性能的CNC及伺服系統,使用高功率的激光切割可獲得高的加工速度,同時減小熱影響區和熱畸變;

所能夠切割的材料板厚也格進一步地提高，高功率激光能夠通過使用Q

開關或加載脈沖波，從而使低功率激光器產生出高功率激光。

(2)根據激光切割工藝參數的影響狀況，改善加工工藝，如：增加輔助氣體對切割熔渣的吹力；加入造渣劑提高熔體的流動性；增加輔助能源，并改善能量之間的耦合；以及改用吸取率更高的激光切割。

(3)激光切割將向高度自動化、智能化方向發展。將CAD/CAPP/CAM[4]以及人工智能運用于激光切割，研制出高度自動化的多功效激光加工系統。

(4)根據加工速度自適應地控制激光功率和激光模式或建立工藝數據庫和專家自適應控制系統使得激光切割整機性能普遍提高。以數據庫為系統核心，面對通用化CAPP開發工具，對激光切割工藝設計所涉及的各類數據進行分析，建立相適應的數據庫構造。

(5)向多功效的激光加工中心發展，將激光切割、激光焊接以及熱解決等各道工序后的質量反饋集成在一起，充足發揮激光加工的整體優勢。

(6)隨著Internet和WEB技術的發展，建立基于WEB的網絡數據庫，采用含糊推理機制和人工神經網絡來自動擬定激光切割工藝參數，并且能夠遠程異地訪問和控別激光切割過程成了不可避免的趨勢。

(7)三維高精度大型數控激光切割機及其切割工藝技術，為了滿足汽車和航空等工業的立體工件切割的需要，三維激光切割機正向高效率、高精度、多功效和高適應性方向民展，激光切割機器人的應用范疇將會愈來愈大。激光切割正向著激光切割單元FMC、無人化和自動化方向發展。2.激光切割的特點2.1激光切割的總體特點激光加工作為一種全新的加工辦法，以其加工精確、快捷、操作簡樸、自動化程度高等優點，在皮革、紡織服裝行業內逐步得到廣泛的應用。鐳射激光切割機與傳統的切割方式相比不僅價格低,消耗低.并且由于激光加工對工件沒有機械壓力,因此切割出來產品的效果,精度以及切割速度都非常良好.并且還含有操作安全,維修簡樸等特點.可持續24小時工作。用鐳射激光機切割出來的無塵布無紡布邊不發黃,自動收邊不散邊,不變形，不會發硬,尺寸一致且精確；可切割任意復雜形狀；效率高、成本低，電腦設計圖形,可切割任意形狀任多個大小的花邊。開發速度快：由于激光和計算機技術的結合，顧客只要在計算機上設計，即可實現激光雕刻輸出并且可隨時變換雕刻,可邊設計邊出產品。激光切割是用聚焦鏡將激光束聚焦在材料表面，使材料熔化,同時用與激光束同軸的壓縮氣體吹走被熔化的材料,并使激光束與材料沿一定軌跡作相對運動,從而形成一定外形的切縫。1．精度高：定位精度0.05mm，重復定位精度0.02mm

2．切縫窄：激光束聚焦成很小的光點，使焦點處達成很高的功率密度，材料很快加熱至氣化程度，蒸發形成孔洞。隨著光束與材料相對線性移動，使孔洞持續形成寬度很窄的切縫。切口寬度普通為0.10～0.20mm。

3．切割面光滑：切割面無毛刺，切口表面粗糙度普通控制在Ra12.5以內。

4．速度快：切割速度可達50m/min，最大定位速度可達70m/min，比線切割的速度快諸多。

5．切割質量好：無接觸切割，切邊受熱影響很小，基本沒有工件熱變形，完全避免材料沖剪時形成的塌邊，切縫普通不需要二次加工。

6．不損傷工件：激光切割頭不會與材料表面相接觸，確保不劃傷工件。

7．不受被切材料的硬度影響：激光能夠對布料，橡皮等柔軟材質進行加工，不管什么樣的硬度，都能夠進行無變形切割。

8．不受工件外形的影響：激光加工柔性好，能夠加工任意圖形，能夠切割管材及其它異型材。9．能夠對非金屬進行切割加工：如塑料、木材、PVC、皮革、紡織品、有機玻璃等。

10．節省模具投資：激光加工不需模具，沒有模具消耗，不必修理模具，節省更換模具時間，從而節省了加工費用，減少了生產成本，特別適合大件產品的加工。2.2CO2激光切割技術的特點1.切割質量好切口寬度窄（普通為0.1--0.5mm）、精度高（普通孔中心距誤差0.1--0.4mm，輪廓尺寸誤差0.1--0.5mm）、切口表面粗糙度好（普通Ra為12.5--25μm），切縫普通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厚的碳鋼切割速度為1.6m/min；2mm厚的不銹鋼切割速度為3.5m/min，熱影響區小，變形極小。3.清潔、安全、無污染大大改善了操作人員的工作環境。固然就精度和切口表面粗糙度而言，CO2激光切割不可能超出電加工；就切割厚度而言難以達成火焰和等離子切割的水平。但是就以上明顯的優點足以證明：CO2激光切割已經和正在取代一部分傳統的切割工藝辦法，特別是多個非金屬材料的切割。它是發展快速，應用日益廣泛的一種先進加工辦法。2.3半導體激光切割機1介紹半導體激光切割機采用半導體泵浦激光器，半導體泵浦激光器是近年來國際上發展最快，應用較廣的新型激光器。該類型的激光器運用輸出固定波長的半導體激光器替代了傳統的氪燈或氙燈來對激光晶體進行泵浦，從而獲得了嶄新的發展，被稱為第二代的激光器。這是一種高效率、長壽命、光束質量高、穩定性好、構造緊湊小型化的第二代新型固體激光器，現在在空間通訊，光纖通信，大氣研究，環境科學，醫療器械，光學圖象解決，激光打印機等高科技領域有著獨具特色的應用前景。2特點1、采用半導體泵浦源和德國高速標記振鏡頭，光電轉化效率高、光束質量好。2、采用全數字化激光標記和獨特的激光選模及深雕技術，確保了設備含有極高的穩定性、精確性和和諧的操作性。并可選配自動測焦和調焦系統，滿足精確切割和多樣化打標需求。3、周到的防護設計：缺水保護，激光諧振腔光路和激光腔腔體雙重密封，防潮裝置，防長出光裝置。4、多樣的外圍裝置設計：自動上、下料系統，旋轉標記轉臺，排風除塵系統，激光防護罩及燈光警示裝置。5、光路預覽功效，焦點批示功效：在激光的光軸上疊加了可見紅光，用于批示激光束的位置，實現對打標范疇的預覽。增加了批示對焦紅光，直觀方便的實現了對焦功效。半導體激光切割機GDBEC-130250，選用進口半導體泵浦源和德國高速標記振鏡頭，光電轉化效率高，光束質量好，可在金屬、非金屬等各類固性材料上進行精確、快速的打標和劃線，并可根據加工材料厚度，調節激光焦距，確保加工的最佳效果。合用于各類普通金屬及合金（鐵、銅、鋁、鎂、鋅等全部金屬）、稀有金屬及合金（金、銀、鈦）、金屬氧化物、ABS料（電器用品外殼、日用品）、油墨（透光按鍵、印刷制品），環氧樹脂（電子元件的封裝、絕緣層）等材料。2.4光纖激光切割機1介紹光纖激光切割機是運用光纖激光發生器作為光源的激光切割機。光纖激光器是國際上新發展的一種新型光纖激光器輸出高能量密度的激光束，并聚集在工件表面上，使工件上被超細焦點光斑照射的區域瞬間熔化和氣化，通過數控機械系統移動光斑照射位置而實現自動切割。同體積龐大的氣體激光器和固體激光器相比含有明顯的優勢，已逐步發展成為高精度激光加工、激光雷達系統、空間技術、激光醫學等領域中的重要候選者。光纖激光切割機它既可做平面切割,也可做斜角切割加工,且邊沿整潔、平滑,合用于金屬板等高精度的切割加工，同時加上機械臂能夠進行三維切割替代原本進口的五軸激光。比起普通二氧化碳激光切割機更節省空間和氣體消耗量，光電轉化率高，是節能環保的新產品，也是世界上領先技術產品之一。2光纖激光切割機較CO2激光切割機的優勢：1）卓越的光束質量：聚焦光斑更小，切割線條更精細，工作效率更高，加工質量更加好；2）極高的切割速度：是同等功率CO2激光切割機的2倍；3）極高的穩定性：采用世界頂級的進口光纖激光器，性能穩定，核心部件使用壽命可達10萬小時；4）極高的電光轉換效率：光纖激光切割機光電轉換效率達30%左右，是CO2激光切割機高3倍，節能環保；5）極低的使用成本：整機耗電量僅為同類CO2激光切割機的20-30%；6）極低的維護成本：無激光器工作氣體；光纖傳輸，無需反射鏡片；可節省大量維護成本；7）產品操作維護方便：光纖傳輸，無需調節光路；8）超強的柔性導光效果：體積小巧，構造緊湊，易于柔性加工規定。固然了，與二氧化碳激光切割機相比，光纖的切割范疇相對狹窄。由于波長的因素，其只能切金屬材料，對非金屬不容易被其吸取，從而影響其切割范疇。3與YAG激光切割機相比的優勢：1）切割速度：光纖激光切割機的速度是YAG的4-5倍，合用于大量加工與生產2）使用成本：光纖激光切割機的使用成本比YAG固體激光切割更少3）光電轉換效率：光纖激光切割機的光電轉換效率是YAG的10倍左右對應的光纖激光器的價格較高，因此光纖激光切割機價高比之YAG激光切割機要高出不少，但比二氧化碳激光切割機要低諸多。但其性比價確實三者中最高的。激光切割技術的應用及發展前景激光切割的應用領域非常廣泛,例如汽車行業、計算機、電氣機殼、多個金屬零件和特殊材料的切割、圓形鋸片、壓克力、彈簧墊片、2mm下列的電子機件用銅板、某些金屬網板、鋼管、鍍錫鐵板、鍍亞鉛鋼板、磷青銅、電木板、薄鋁合金、石英玻璃、硅橡膠、1mm下列氧化鋁陶瓷片、航天工業使用的欽合金等等。近年來,激光切割的新應用層出不窮,令人耳目一新。3.1激光切割技術的市場現狀我國激光產業的發展，即使是一種初步發展，但在國際科技帶領下已經完畢了飛躍的發展，并且比同等質量有一種高階段的突出。以激光切割機來講，市場的需求高達千萬，為廣闊的市場添加了新的生機。自從60年代第一臺激光設備的誕生和應用開始，我國就有多位專家在激光行業付出了努力，并達成了國際一種微小的差值。在激光行業的發展同時，激光成套工業設備也進入了生產的市場，擺脫了長久依靠國外的局面，解決了國內激光行業的尷尬局面。國內經濟的飛速發展，成為激光市場的高產業支柱，并且能夠達成每年20%以上的增加速，成為全球激光市場的一種新起點，根據專家預測，國內的激光市場仍處在高速的增加階段，在將來能夠在進行翻番的增加，來最大的擴充激光切割設備的市場，彌補國內空白，將國內高端激光設備擺脫受困的狀態，成為國際上的頂梁柱。現在國內的激光產業重要在深圳、武漢兩地聚集，其中深圳是國內的重要銷售市場，并且以數年的發展經驗，領先了其它區域。激光切割指采用激光發射性光束在產品上面打孔，根據水平移動來對應產生的縫隙稱為激光切割，激光能夠在多產品材料上面切割，如亞克力、刀模板、布料、皮革等行業都能運用激光進行切割，因此激光切割是一種在多行業切割的新型方案。對于這樣一種新型的切割辦法，相對于傳統切割有著什么樣的優勢呢，下面光博士帶您分析下。激光是運用物質激發產生光，這種光帶有強烈的溫度，在接觸材料時候，能夠快速的在材料表面融化，形成打孔，根據對位對點的移動形成了切割，因此這樣的一種切割辦法相對于傳統的切割辦法，縫隙更小，更能夠省去大部分材料，然而根據切割效果來定義分析，根據激光進行切割的材料，其切割效果能夠滿意，精確度又高，這是繼承了激光的優勢，也是普通切割方式不能夠媲美的。相對于傳統切割方式中，激光切割更易懂、易學、在商家需求的加工效果，速度方面都有著絕對的優勢，因此相信在將來的切割方式選擇中，激光切割機將是大眾的需求。激光切割加工是指采用激光設備來給產品進行加工，這種模式是針對那種初入激光行業，并且小型的加工戶，然而這種模式在現今的社會都不倡導了，由于激光設備的價格不再是那種高高在上的設備了，完美的技術發展，優良的加工精細，使得現今的激光設備不再是那樣的昂貴，由于它們的設備有針對行業性的，這樣能夠省去了以往那種高貴的大功率設備加工，現今的小功率設備也能進行加工了，這讓這些想購置激光切割機的加工不在需要借用別人的設備進行加工了，激光切割加工模式逐步被取代了，這是必然性。下面分析下激光切割市場以及加工效果，在激光切割市場，凡事理解一點的都清晰，激光切割能夠加工多行業，然而需要購置加工多行業的設備，價格是不菲的，然而如果購置的是單行業，如刀模激光切割機、皮革激光切割機等，這些針對行業的設備，價格就不是那樣昂貴了，這就是將來的市場，在其加工效果方面，單行業的加工效果，必定針對單行業其功效是最佳的，能夠滿足此行業的規定，這些在這些行業設備介紹中，光博士有提到，因此在如果想采用激光切割加工的商戶們，不妨去嘗試著使用激光切割設備直接自己購置進行加工，這樣能夠協助你實現以及解決諸多的問題！3.2激光切割技術的應用大多數激光切割機都由數控程序進行控制操作或做成切割機器人。激光切割作為一種精密的加工辦法，幾乎能夠切割全部的材料，涉及薄金屬板的二維切割或三維切割。在汽車制造領域，小汽車頂窗等空間曲線的切割技術都已經獲得廣泛應用。德國大眾汽車公司用功率為500W的激光器切割形狀復雜的車身薄板及多個曲面件。在航空航天領域，激光切割技術重要用于特種航空材料的切割，如鈦合金、鋁合金、鎳合金、鉻合金、不銹鋼、氧化鈹、復合材料、塑料、陶瓷及石英等。用激光切割加工的航空航天零部件有發動機火焰筒、鈦合金薄壁機匣、飛機框架、鈦合金蒙皮、機翼長桁、尾翼壁板、直升機主旋翼、航天飛機陶瓷隔熱瓦等。激光切割成形技術在非金屬材料領域也有著較為廣泛的應用。不僅能夠切割硬度高、脆性大的材料，如氮化硅、陶瓷、石英等；還能切割加工柔性材料，如布料、紙張、塑料板、橡膠等，如用激光進行服裝剪裁，可節省衣料10%～12%，提高功效3倍以上。從技術經濟角度不適宜制造模具的金屬鈑金件，特別是輪廓形狀復雜，批量不大,普通厚度；12mm的低碳鋼、；6mm厚的不銹鋼，以節省制造模具的成本與周期。已采用的典型產品有：自動電梯構造件、升降電梯面板、機床及糧食機械外罩、多個電氣柜、開關柜、紡織機械零件、工程機械構造件、大電機硅鋼片等。裝飾、廣告、服務行業用的不銹鋼（普通厚度3mm）或非金屬材料（普通厚度20mm）的圖案、標記、字體等。如藝術攝影冊的圖