文/激光創(chuàng)業(yè)園
早在上世紀 70 年代晦雨，激光就被首次用于切割架曹。在現代工業(yè)生產中，激光切割更被廣泛應用于鈑金闹瞧，塑料绑雄、玻璃、陶瓷奥邮、半導體以及紡織品万牺、木材和紙質等材料加工。
未來幾年里漠烧，激光切割在精密加工和微加工領域的應用同樣會獲得實質的增長杏愤。
激光切割
當聚焦的激光束照到工件上時，照射區(qū)域會急劇升溫以使材料熔化或者氣化已脓。一旦激光束穿透工件珊楼，切割過程就開始了：激光束沿著輪廓線移動，同時將材料熔化度液。通常會用一股噴射氣流將熔融物從切口吹走厕宗，在切割部分和板架間留下一條窄縫画舌，窄縫幾乎與聚焦的激光束等寬。
火焰切割
火焰切割是切割低碳鋼時采用的一種標準工藝已慢，采用氧氣作為切割氣體曲聂。氧氣加壓到高達 6 bar 后吹進切口。在那里佑惠，被加熱的金屬與氧氣發(fā)生反應：開始燃燒和氧化朋腋。化學反應釋放大量的能量（達到激光能量的五倍）輔助激光束進行切割膜楷。
圖1 激光束熔化工件旭咽，切割氣吹走切口中的熔融材料和熔渣
熔化切割
熔化切割是切割金屬時使用的另一種標準工藝。也可以用于切割其他可熔材料赌厅，例如陶瓷穷绵。
采用氮氣或者氬氣作為切割氣，氣壓 2-20 bar 的氣體吹過切口特愿。氬氣和氮氣是惰性氣體仲墨，這意味著它們不和切口中的熔化金屬發(fā)生反應，僅僅將它們向底部吹走揍障。同時目养，惰性氣體可以保護切割邊緣不被空氣氧化。
壓縮空氣切割
壓縮空氣同樣可以用來切割薄板亚兄』旎空氣加壓到 5-6 bar 就足以吹走切口中的熔融金屬。由于空氣中接近 80% 都是氮氣审胚，因此壓縮空氣切割基本上屬于熔化切割。
等離子體輔助切割
如果參數選擇恰當礼旅，等離子體輔助熔化切割切口中會出現等離子體云膳叨。等離子體云由電離的金屬蒸氣和電離的切割氣組成。等離子體云吸收 CO2 激光的能量并轉化進工件痘系，使更多的能量耦合到工件菲嘴，材料會更快熔化，從而使切割速度更快汰翠。因此龄坪，這種切割過程也叫高速等離子體切割。
等離子體云事實上相對于固體激光是透明的复唤，因此等離子體輔助熔化切割只能使用 CO2激光健田。
氣化切割
氣化切割將材料蒸發(fā)，盡可能減小了對周圍材料的熱效應影響佛纫。采用連續(xù) CO2 激光加工蒸發(fā)低熱量妓局、高吸收的材料就可以達到上述效果总放，例如薄的塑料薄膜以及木材、紙好爬、泡沫等不熔化的材料局雄。
超短脈沖激光使這項技術可以應用于其他材料。金屬中的自由電子吸收激光并劇烈升溫存炮。激光脈沖不與熔融的粒子和等離子體反應炬搭，材料直接升華，沒有時間將能量以熱量的形式傳給周圍材料穆桂。皮秒脈沖燒蝕材料時沒有明顯的熱效應尚蝌，沒有熔化和毛刺形成。
圖3 氣化切割：激光使材料蒸發(fā)充尉，燃燒飘言。蒸氣的壓強使熔渣從切口排出
參數：調整加工過程
許多參數影響激光切割過程，其中一些取決于激光器和機床的技術性能驼侠，而另一些是變化的姿鸿。
偏振度
偏振度表明多少百分比的激光被轉換。典型的偏振度一般在 90% 左右倒源。這對于高質量的切割已經足夠了苛预。
焦點直徑
焦點直徑影響切口寬度，可以通過改變聚焦鏡的焦距改變焦點直徑笋熬。更小的焦點直徑意味著更窄的切口热某。
焦點位置
焦點位置決定了工件表面上的光束直徑和功率密度以及切口的形狀。
圖4 焦點位置：工件內部胳螟，工件表面和工件上方
激光功率
激光功率應和加工類型昔馋、材料種類和厚度相匹配。功率必須足夠高以至于工件上的功率密度超出加工閾值糖耸。
圖5 更高的激光功率可以切割更厚的材料
工作模式
連續(xù)模式主要用于切割毫米到厘米尺寸的金屬和塑料的標準輪廓秘遏。而為了熔化穿孔或者產生精密的輪廓，則采用低頻的脈沖激光嘉竟。
切割速度
激光功率和切割速度必須互相匹配邦危。太快或者太慢的切割速度都會導致粗糙度的增加和毛刺的形成。
圖6 切割速度隨著板材厚度增加而降低
噴嘴直徑
噴嘴的直徑決定了從噴嘴中噴出的氣體流量和氣流形狀舍扰。材料越厚倦蚪，氣體噴流的直徑也要越大，相應地边苹，噴嘴口的直徑也要增大陵且。
氣體純度和氣壓
氧氣和氮氣經常用作切割氣體。氣體的純度和氣壓影響切割效果勾给。
采用氧氣火焰切割時滩报，氣體純度需達到 99.95 %锅知。鋼板越厚，采用的氣體氣壓越低脓钾。
采用氮氣熔化切割時售睹，氣體純度需要達到 99.995 %（理想情況是 99.999 %），熔化切割厚鋼板時需要更高的氣壓可训。
技術參數表
在激光切割早期昌妹，使用者必須通過試運轉自行決定加工參數的設置。現在握截，成熟的加工參數被存儲在切割系統(tǒng)的控制裝置中飞崖。對于每一種材料類型和厚度，都有對應的數據谨胞。技術參數表使得即使不熟悉這種技術的人也能順利操作激光切割設備固歪。
激光切割質量評價因素
有許多判定激光切割邊緣質量的標準。像毛刺形式胯努、凹陷牢裳、紋路等標準可以用肉眼判定；垂直度叶沛、粗糙度和切口寬度等則需要采用專用儀器來測量蒲讯。材料沉積，腐蝕灰署，熱影響區(qū)域和變形也是衡量激光切割質量的重要因素判帮。
圖7 好的切割，壞的切割溉箕。評價切割邊緣質量的標準
廣闊的前景
激光切割的持續(xù)成功晦墙，是其他大多數加工難以企及的。這種趨勢今天仍在繼續(xù)约巷。在未來偎痛，激光切割的應用前景也將越來越廣闊。
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