激光切割特点激光切割原理特点详述.docx

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激光切割特点激光切割原理特点详述

激光切割特点-激光切割原理特点【详述】

激光切割特点_激光切割原理特点（详述）

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激光是什么？

激光是一种受激辐射而得到的加强光

其基本特征：

强度高，亮度大

波长频率确定，单色性好

相干性好，相干长度长

方向性好，几乎是一束平行光  

当激光束照射到工件表面时，光能被吸收，转化成热能，使照射斑点处温度迅速升高、熔化、气化而形成小坑，由于热扩散，使斑点周围金属熔化，小坑内金属蒸气迅速膨胀，产生微型爆炸，将熔融物高速喷出并产生一个方向性很强的反冲击波，于是在被加工表面上打出一个上大下小的孔。

普通灯光与激光的比较

激光的产生

激光的发生气体

激光切割的特点

激光切割与其他热切割方法相比较，总的特点是切割速度快、质量高。

具体概括为如下几个方面。

（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。

2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。

②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后期一道工序，无需机械加工，零部件可直接使用。

③材料经过激光切割后，热影响区宽度很小，切缝附近材料的性能也几乎不受影响，并且工件变形小，切割精度高，切缝的几何形状好，切缝横截面形状呈现较为规则的长方形。

激光切割、氧乙炔切割和等离子切割方法的比较见表1，切割材料为6.2mm厚的低碳钢板。

（2）切割效率高

（6）缺点

激光切割由于受激光器功率和设备体积的限制，激光切割只能切割中、小厚度的板材和管材，而且随着工件厚度的增加，切割速度明显下降。

激光切割设备费用高，一次性投资大。

激光切割机原理——切割方式

Ⅰ汽化切割

是指被加工材料的去除主要是通过使材料汽化的方式进行的。

在汽化切割过程中，工件表而在聚焦激光束的作用下，温度迅速上升到汽化温度，材料大量汽化，形成的高压蒸气以超音速向外喷射。

同时在激光作用区内形成“孔洞”，激光束在孔洞内多次反射又使材料对激光的吸收丰迅速提高。

在高压蒸气高速喷射的过程中，切缝内的熔融物被同时从切缝处吹走，直至将工件切断。

内于汽化切割主要靠使材料汽化的方式进行，因此所需的功率密度很高，一般应达到每平方厘米就有10的八次方瓦以上。

汽化切割是激光切割一些低燃点材料（如木材、碳和某些塑料）以及难熔性材料（如陶瓷等）时常采月的方法。

用脉冲激光器切割材料时也多采用汽化切割的方法。

Ⅱ反应熔化切割

在熔化切割中.如果辅助气流不仅仅是把切缝内的熔融物吹走，而且还能够与工件发生改热反应，使切割过程增加另—热源，这样的切割称为反应熔化切割。

通常能与工件发生反应的气体是氧气或含有氧气的混合气休。

当工件表面温度达到燃点温度时，就会发生强烈的燃烧放热反应，可大大提高激光切割的能力。

对于低碳钢和不锈钢，燃烧放热反应提供的能量是60%。

对于钛等活性金属，燃烧提供的能量大约是90%。

因此，反应熔化切割与激光汽化切割、—般熔化切割相比，所需的激光功率密度更低，仅为汽化切割的1/20，熔化切割的1/2。

然而，在反应熔化切割中，内于燃烧反应会使材料表面发生一些化学变化，从而对工件的性能会有影响。

Ⅲ熔化切割

在激光切割过程中，如果增加一个与激光束同轴的辅助吹气系统，使切割过程中熔融物的去除不是单靠材料汽化本身，而主要是依靠高速辅助气流的吹动作用，将熔融物连续不断地从切缝中吹走，这样的切割过程称为熔化切割。

在熔化切割过程中，工件温度不再需要被加热到汽化温度以上，因此所需的激光功率密度可大大降低。

由材料熔化与汽化的潜热比可知，熔化切割所需激光功率仅为汽化切割方法的1/10。

Ⅳ激光划片

这种方法主要用于：

半导体材料;利用功率密度很高的激光束在半导体构料工件表面划出—个个浅的沟槽，由于这种沟槽削弱了半导体材料的结合力.可通达机械的方法或振动的方法使其断裂。

激光划片的质量用表面碎片和热影响区的大小来衡量。

Ⅴ冷切割

这是一种新型加工方法，是随着近几年紫外波段的高功率准分子激光器的出现而提出来的。

它的基本原理：

紫外光子的能量同许多有机材料的结合能相近，用这样的高能光子去撞击有机材料的结合键并使其破裂。

从而达到切割的目的。

这种新技术具有广阔的应用前景，持别是在电子行业中的应用会很广。

Ⅵ热应力切割

脆性材料在激光束的加热下.其表面易产生较大的应力.从而能够整齐、迅油地通过激光加热的应力点引起断裂.这样的切割过程称为激光热应力切割。

热应力切割的机理为：

激光束加热脆性材料的某一区域.使其产生明显的温度梯度。

工件表面温度较高要发生膨胀.而工件内层温度较低要阻碍膨胀，结果在工件表面产生拉应力.内层产生径向的挤压应力。

当这两种应力超过工件本身的断裂极限强度时。

便会在工件上出现裂纹。

使得工件沿裂纹断开。

热应力切割的速度—股为m/s量级。

这种切割方法适用于切割玻璃、陶瓷等材料。

激光切割的应用范围

大多数激光切割机都由数控程序进行控制操作或做成切割机器人。

激光切割作为一种精密的加工方法，几乎可以切割所有的材料，包括薄金属板的二维切割或三维切割。

在汽车制造领域，小汽车顶窗等空间曲线的切割技术都已经获得广泛应用。

德国大众汽车公司用功率为500W的激光器切割形状复杂的车身薄板及各种曲面件。

在航空航天领域，激光切割技术主要用于特种航空材料的切割，如钛合金、铝合金、镍合金、铬合金、不锈钢、氧化铍、复合材料、塑料、陶瓷及石英等。

用激光切割加工的航空航天零部件有发动机火焰筒、钛合金薄壁机匣、飞机框架、钛合金蒙皮、机翼长桁、尾翼壁板、直升机主旋翼、航天飞机陶瓷隔热瓦等。

激光切割成形技术在非金属材料领域也有着较为广泛的应用。

不仅可以切割硬度高、脆性大的材料，如氮化硅、陶瓷、石英等；还能切割加工柔性材料，如布料、纸张、塑料板、橡胶等，如用激光进行服装剪裁，可节约衣料10%～12%，提高功效3倍以上。

机床结构

激光加工的过程

激光光路

激光发生器

切割头

从图纸到零件

影响切割因素

切割气体

焦点位置

如何改善切割质量

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