激光切割技術的發展和工藝概述

    激光切割是用聚焦鏡將CO2激光束聚焦在材料表麵使材料熔化,同時用與激光束同軸的壓縮氣體吹走被熔化的材料,並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於金屬和非金屬材料的加工中,可大大減少加工時間,降低加工成本,提高工件質量。

    

    激光切割技術廣泛應用於金屬和非金屬材料的加工中,可大大減少加工時間,降低加工成本,提高工件質量。脈衝激光適用於金屬材料,連續激光適用於非金屬材料,後者是激光切割技術的重要應用領域。現代的激光成了人們所幻想追求的“削鐵如泥”的“寶劍”。

    

    激光切割是用聚焦鏡將CO2激光束聚焦在材料表麵使材料熔化,同時用與激光束同軸的壓縮氣體吹走被熔化的材料,並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斷完善和發展,目前已成為工業上板材切割的一種先進的加工方法。在五、六十年代作為板材下料切割的主要方法中:對於中厚板采用氧乙炔火焰切割;對於薄板采用剪床下料,成形複雜零件大批量的采用衝壓,單件的采用振動剪。七十年代後,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。為了減少大型衝壓模具的製造周期,又發展了數控步衝與電加工技術。各種切割下料方法都有其優缺點,在工業生產中有一定的適用範圍。

    

    世界第一台激光切割機是二十世紀七十年代的誕生的。三十多年來,由於應用領域的不斷擴大,激光切割機不斷改進,國際國內已有多家企業從事生產各種激光切割機以滿足市場的需求,有二維平板切割機、三維空間曲線切割機、管子切割機等。國外知名企業有德國Trumpf公司、意大利Prima公司、瑞士Bystronic公司、日本Amada公司、MAZAK公司、NTC公司、澳大利亞HGLaserLab公司等。

    

    激光切割設備可切割4mm以下的不鏽鋼,在激光束中加氧氣可切割8~10mm厚的不鏽鋼,但加氧切割後會在切割麵形成薄薄的氧化膜。切割的Z大厚度可增加到16mm,但切割部件的尺寸誤差較大。

    

    激光切割設備的價格相當貴,約150美元以上。但是,由於降低了後續工藝處理的成本,所以,在大生產中采用這種設備還是可行的。由於沒有刀具加工成本,所以激光切割設備也適用生產小批量的原先不能加工的各種尺寸的部件。激光切割設備通常采用計算機化數字控製技術(CNC)裝置,采用該裝置後,就可以利用電話線從計算機輔助設計(CAD)工作站來接受切割數據。

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激光切割技術比其他方法的明顯優點是:

(1)切割質量好。切口寬度窄(一般為0.1--0.5mm)、精度高(一般孔中心距誤差0.1--0.4mm,輪廓尺寸誤差0.1--0.5mm)、切口表麵粗糙度好(一般Ra為12.5--25μm),切縫一般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厚的不鏽鋼切割速度為3.5m/min,熱影響區小,變形極小。


(3)清潔、安全、無汙染。大大改善了操作人員的工作環境。當然就精度和切口表麵粗糙度而言,CO2激光切割不可能超過電加工;就切割厚度而言難以達到火焰和等離子切割的水平。但是就以上顯著的優點足以證明:CO2激光切割已經和正在取代一部分傳統的切割工藝方法,特別是各種非金屬材料的切割。它是發展迅速,日益廣,的一種先進加工方法。


九十年代以來,由於中國社會主義市場經濟的發展,企業間競爭激烈,每個企業必須根據自身條件正確選擇某些先進製造技術以提高產品質量和生產效率。因此CO2激光切割技術在中國獲得了較快的發展。



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