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詳解激光切割四大類型及特點
2017-9-26 10:53:33
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，在非常短的時間內達到材料的沸點，材料開始汽化，形成蒸氣。這些蒸氣的噴出速度很大，在蒸氣噴出的同時，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。
激光汽化切割多用於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，然後通過與光束同軸的噴嘴噴吹非氧化性氣體（Ar、He、N等），依靠氣體的強大壓力使液態金屬排出，形成切口。激光熔化切割不需要使金屬完全汽化，所需能量隻有汽化切割的1/10。
激光熔化切割主要用於一些不易氧化的材料或活性金屬的切割，如不鏽鋼、鈦、鋁及其合金等。
3）激光氧氣切割
激光氧氣切割原理類似於氧乙炔切割。它是用激光作為預熱熱源，用氧氣等活性氣體作為切割氣體。噴吹出的氣體一方麵與切割金屬作用，發生氧化反應，放出大量的氧化熱；另一方麵把熔融的氧化物和熔化物從反應區吹出，在金屬中形成切口。由於切割過程中的氧化反應產生了大量的熱，所以激光氧氣切割所需要的能量隻是熔化切割的1/2，而切割速度遠遠大於激光汽化切割和熔化切割。
激光氧氣切割主要用於碳鋼、鈦鋼以及熱處理鋼等易氧化的金屬材料。
4）激光劃片與控製斷裂
激光劃片是利用高能量密度的激光在脆性材料的表麵進行掃描，使材料受熱蒸發出一條小槽，然後施加一定的壓力，脆性材料就會沿小槽處裂開。激光劃片用的激光器一般為Q開關激光器和CO2激光器。
控製斷裂是利用激光刻槽時所產生的陡峭的溫度分布，在脆性材料中產生局部熱應力，使材料沿小槽斷開。
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、質量高。具體概括為如下幾個方麵：
1）切割質量好
由於激光光斑小、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量。
① 激光切割切口細窄，切縫兩邊平行並且與表麵垂直，切割零件的尺寸精度可達±0.05mm。
② 切割表麵光潔美觀，表麵粗糙度隻有幾十微米，甚至激光切割可以作為最後一道工序，無需機械加工，零部件可直接使用。
③ 材料經過激光切割後，熱影響區寬度很小，切縫附近材料的性能也幾乎不受影響，並且工件變形小，切割精度高，切縫的幾何形狀好，切縫橫截麵形狀呈現較為規則的長方形。激光切割、氧乙炔切割和等離子切割方法的比較見表1，切割材料為6.2mm厚的低碳鋼板。
2）切割效率高
由於激光的傳輸特性，激光切割機上一般配有多台數控工作台，整個切割過程可以全部實現數控。操作時，隻需改變數控程序，就可適用不同形狀零件的切割，既可進行二維切割，又可實現三維切割。
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600cm/min；切割5mm厚的聚丙烯樹脂板，切割速度可達1200cm/min。材料在激光切割時不需要裝夾固定，既可節省工裝夾具，又節省了上、下料的輔助時間。
4）非接觸式切割
激光切割時割炬與工件無接觸，不存在工具的磨損。加工不同形狀的零件，不需要更換“刀具”，隻需改變激光器的輸出參數。激光切割過程噪聲低，振動小，無汙染。
5）切割材料的種類多
與氧乙炔切割和等離子切割比較，激光切割材料的種類多，包括金屬、非金屬、金屬基和非金屬基複合材料、皮革、木材及纖維等。但是對於不同的材料，由於自身的熱物理性能及對激光的吸收率不同，表現出不同的激光切割適應性。
6）缺點
激光切割由於受激光器功率和設備體積的限製，激光切割隻能切割中、小厚度的板材和管材，而且隨著工件厚度的增加，切割速度明顯下降。
激光切割設備費用高，一次性投資大。
