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1、激光切割加工基础知识一、概述激光切割加工是一种先进的制造技术，通过高功率激光束的热能来实现材料的精准切割。作为一种高效、精确、适应多种材料加工的方法，激光切割加工技术在航空、汽车、船舶、电子、电器、机械制造等行业中得到了广泛应用。本文旨在介绍激光切割加工的基础知识,帮助读者了解激光切割的基本原理、技术特点和应用范围，为后续的深入学习打下基础。激光切割加，的基本原理是利用高能量密度的激光束照射在材料表面，使材料迅速熔化、汽化或达到燃烧点，同时配合机械力或辅助气体（如氮气、氧气等）将熔化或燃烧的材料吹走，从而实现切割。激光切割加工技术具有切割速度快、精度高、切口质量良好、材料适用范围广等优点。激光
2、切割加工对操作人员的技能要求较高，需要具备相应的专业知识和实践经验。随着科技的不断进步，激光切割加工技术得到了迅速的发展。现代激光切割设备已经具备了高功率、高精度、高效率的特点，能够处理从薄板到厚板的各种材料，包括金属、年金属以及复合材料。激光切割加工技术的应用范围不断扩大，不仅用于制造业，还广泛应用于加工方式，可以根据需求进行个性化定制生产。随着科技的不断发展，激光切割加工技术将持续进步，为制造业的发展注入新的活力。激光切割技术将在更广泛的领域得到应用，为实现智能制造、绿色制造贡献力量。2 .激光切割应用领域概述激光切割作为一种先进的制造技术，已经被广泛应用于众多领域。其在各个行业的应用体现
3、了激光切割的高精度、高效率及灵活性。在汽车制造业中，激光切割主要用于汽车部件的制造，如车身、底盘、发动机部件等。其高精度和高速度的特性使得汽车制造过程更为精确和高效。激光切割在航空领域也有着广泛的应用。由于航空器对材料的高要求，激光切割的高精度和高质量使得其成为航空零部件制造的重要工艺。从机翼到机身，甚至是内部的微小部件，都可以通过激光切割技术精确制造。在制造业的其他领域，如船舶制造、机械制造、电器电子制造等，激光切割同样发挥着重要作用。特别是在需要高精度和高难度切割要求的零件制造过程中，激光切割已经成为不可替代的关键技术。随着科技的发展，激光切割在医疗、珠宝加工、建筑模型等领域的应用也逐渐增
4、多。激光切割的精细度和灵活性使得其在这些领域的应用中具有独特的优势。激光切割的应用领域正在不断扩大，其在各个行业的应用前景十分广阔。3 .激光切割发展趋势及前景激光切割技术作为现代制造业的重要工艺手段，随着科技的不断进步，其发展趋势及前景卜分广阔。激光切割技术的智能化和自动化水平将不断提高，通过引入先进的人工智能和机器学习技术，使得激光切割设备能够实现更高水平的自主操作和智能决策，从而提高生产效率和加工精度。激光切割技术的功率和切割速度将得到进一步提升。腐着新材料的不断研发和应用，对于高功率激光切割设备的需求将不断增长。激光切割头的设计优化和材料处理技术的改进，也将使得激光切割的速度和效率得到
5、新的突破。激光切割技术将朝着更加绿色环保的方向发展。现代制造业对于节能减排的要求越来越高，激光切割技术作为一种非接触、无机械力的加工方式，具有较小的热影响区和较低的能耗，符合绿色制造的发展趋势。激光切割过程中产生的废弃物和污染物较少，有利于实现环保生产。激光切割技术的应用领域将进一步拓宽。随着技术的不断成熟和激光切割是一种先进的材料加工技术，其工艺原理主要依赖于高功率密度的激光束。这一过程涉及多个关键步骤和要素。激光器发射出高能量、高密度的连续或脉冲激光束，这是激光切割的动力源。激光束通过光学系统（如透镜和反射镜）进行传输和聚焦，形成极细的光束，确保能量能够精确作用于目标材料上。当激光束照射到
6、材料表面时，会产生局部高温，使材料迅速熔化、汽化或达到材料的燃点。激光产生的热量会在材料内部形成热应力，引起材料的热膨胀。这种热作用使材料在极短的时间内发生显著变化。通过高精度的工作台或机械手臂操纵激光切割头，以一定的速度和轨迹移动激光束，从而在材料上切割出所需的形状和尺寸。在切割过程中，部分材料会被热量剥离基础材料表面，形成切割缝。对于厚度较大的材料，可能需要辅助气体（如如气、氧气或空气）来吹走切割产生的残渣并帮助切口保持清晰。通过精确控制激光参数（如功率、脉冲频率、光束模式等），以及机械运动参数（如速度、加速度等），可以实现不同材料的精细切割，包括金属、非金属以及复合材料等。激光切割工艺因
7、其高精度、高效率、低能耗以及良好的切割质量而广泛应用于航空、汽车、造船、电r等多个领域。随着技术的不断进步，激光切割正在不断拓展其应用范围并提升加工能力。激光器是激光切割设备的核心部件，负责产生高功率的激光束。常见的激光器类型包括固体激光器、气体激光器以及光纤激光器。每种激光器都有其独特的特点和应用领域，选择合适的激光器对于实现理想的加工效果至关重耍。光束传输系统负责将激光牌产生的激光束传输到切割头。这个过程需要保证光束的质量、方向和能量稳定。光束传输系统包括一系列的光学元件，如透镜、反射镜和光纤等。切割头是激光切割设备的另一个关键部分，负贡聚焦激光束并将其引导到工件上。切割头还配备有助燃气体
8、喷嘴，用于提供加工所需的气体（如氧气、氮气等）。高质量切割头的特征在于其精确的聚焦能力和优秀的光束稔定性。控制系统负责控制激光切割设备的所有功能。它基于数控技术，允许操作人员通过编程来精确控制激光束的运动轨迹、功率和加工速度等参数。现代控制系统还具有自动监测和调整功能，以确保加工过程的稳定性和优化。工作平台用于承载和定位待加工的工件。现代激光切割设备通常配备有高精度的工作平台，以确保工件的位置精确和稳定。部分高级设备还具备自动化上下料系统，进一步提高生产效率。激光切割设备是一个梵杂而精密的系统，其正确选择、安装和维了解各种激光切割机的特点对于优化生产流程和提高产品质量具有重要意义。2.设备主要
9、组成部分及其功能激光切割加工基础知识文章中的“设备主要组成部分及其功能”段落内容可以这样撰写：激光切割设备是一种高精度、高效率的现代化加工设备，主要由以下几个主要部分组成，每个部分都有其独特的功能和重要性。(1)激光器：作为激光切割设备的心脏，激光器是产生高功率激光光束的关键部件。它利用特定的物理原理，如光学谐振腔内的光放大，产生高能量密度的激光光束。(2)光学系统：光学系统负责引导和控制激光光束，确保其准确地照射到加工材料上。它通常包括反射镜、透镜和光学透镜等，这些部件可以有效地传输和聚焦激光光束。(3)工作台面：工作台面是用来承载待加工材料的平台。它可以根据加工需求进行精确的位置调整和移动
10、，以确保激光光束准确地对准加工区域。(4)控制系统：控制系统是激光切割设备的“大脑，负责整个设备的操作和控制。通过电脑软件编程，控制系统可以精确控制激光光束的输出功率、光束的移动路径和速度等参数，以满足不同的加确保所有设备都处于最佳工作状态。材料定位：在确定了要切割的材料之后，下一步是将材料准确地放置在激光切割机的工作台上。这涉及到精确的材料定位，以确保切割过程中材料的稳定性和准确性。设定参数：激光切割机的参数设置是实现高质量切割的关键。这些参数包括激光功率、切割速度、焦点位置等。根据材料的类型和厚度，操作人员需要调整这些参数以达到最佳的切割效果。激光切割：在调整好所有参数之后，就可以开始进行
11、激光切割了。激光束通过光学系统聚焦，形成高功率密度的光束，照射在材料表面，使其迅速熔化、汽化或达到燃烧点，从而实现材料的切割。后续处理：完成激光切割后，通常还需要进行一些后续处理，如去除切割残渣、检查切割质量、对材料进行进一步加工等。这一步也是保证最终产品质量的重要环节。2.切割材料类型及特性（金属、非金属等）激光切割技术广泛度用于各种材料，主要包括金属、花金属等。不同的材料具有独特的物理和化学性质，在使用激光切割技术时需要特别关注各种材料的特性。金属是一类具有优良导电性和导热性的材料，广泛应用于制造业。激光切割金属时，主要利用高功率激光束的高能量密度来熔化或汽化助气体类型及压力等。针对这些影
12、响因素，采取有效的优化措施是提高切割质量的关键。激光功率和光束质量直接影响切割的精度和深度。高功率的激光和高质量的光束能确保更快速、更精确的切割。优化措施包括定期维护激光器，保证其稳定运行，以及选择合适的光学元件，确保光束质量。不同材料的切割特性差异较大，如金属、非金属及复合材料的激光切割特性各有不同。针对材料性质，优化措施包括选择适合的材料,了解其切割特性并进行预处理，以提高切割质量。切割速度对切割侦量和效率有重要影响。过快的切割速度nJ能导致切割不完全，而过慢的速度则会影响生产效率。根据材料类型和激光器功率选择合适的切割速度是关键。辅助气体如氧气、氮气等在切割过程中起到重要作用，其类型和压
13、力直接影响切割质量。优化措施包括选择合适的辅助气体类型和压力，以确保最佳的切割效果。为了提高切割质量,还需要采取其他优化措施，如优化切割路径、减少热影响区的变形、提高切缝的平整度等。合理的工艺参数设置和操作人员的技能水平也是影响切割质量的重要因素。需要综合考虑各种因素，采取综合性的优化措施，以提高激光切割加工的质量。备灭火器材，以便在火灾发生时迅速扑灭火源。对于激光切割设备的维护和保养也至关重要。定期检查设备的工作状态，及时更换老化的零部件，可以有效减少安全隐患。激光切割中的安全问题不容忽视。我们必须采取有效的防护措施,确保操作人员的安全。通过加强安全管理，提高操作人员的安全意识，我们可以最大
14、限度地减少激光切割过程中的安全风险。五、激光切割加工应用实例汽车制造业：在汽车制造过程中，激光切割技术被广泛应用于车身、座椅、仪表板等部件的制造过程中。激光切割能够实现高精度的切割，大大提高生产效率，同时还能满足复杂的几何形状需求。激光切割在汽车零部件的再制造和维修领域也发挥着重要作用。航空航天工业：航空航天领域对材料加工精度要求极高，激光切割技术因此得到了广泛应用。飞机机翼、机身和发动机部件的制造过程中，激光切割能够实现高精度的切割和打孔，满足复杂结构的制造需求。激光切割还能用于制造飞机座椅、内饰件等部件。医疗器械制造：在医疗器械制造领域，激光切割技术被广泛应用于手术器械、医疗器械设备和医用
15、材料的制造过程中。激光切割能够实现高精度、高速度的切割，同时还能保证器械的光洁度和耐用性，满足医用标准。激光切割技术在机械制造领域具有广泛的应用。在板材加工方面,激光切割能够实现高精度、高效率的切割操作，适用于各种金属板材，如钢铁、不锈钢、铝等。在汽车制造业中，激光切割被广泛应用于车身制造、零部件加工以及发动机制造等环节，提高了汽车制造的精度和效率。激光切割技术还在机床制造、航空航天、船舶制造等领域发挥着重要作用。激光切割之所以在机械制造中占据重要地位，主要是因为其具有以下优势：a.精度高：激光切割的精度可以达到很高的水平，能够满足机械制造的高精度要求。b.切割速度快：激光切割具有极高的切割速
16、度，可以大幅度提高生产效率。c.适用范围广：激光切割适用于各种材料的切割，包括金属、非金属等。d.自动化程度高：激光切割设备nJ以与自动化生产线相结合，实现自动化、智能化的生产。在机械制造中，激光切割技术的应用不仅提高了生产效率和产品质量,还降低了生产成本，为企业的可持续发展带来了重要的推动力。随着科技的不断发展，激光切割技术在机械制造中的应用前景将更加不仅可以提高生产效率，降低生产成本，更关键的是，它可以确保电子产品的精度和性能，满足现代电子产品市场对于高质量、高性能的需求。4.其他行业的应用实例激光切割技术在许多其他行业中也发挥着重要作用。在汽车行业,激光切割被广泛应用于车身制造、零部件加
17、工和发动机制造过程中，提高了生产效率和产品质量。在航空航天领域，激光切割技术用于制造飞机和航天器的精密部件，满足了高强度、高精度和高可靠性的要求。激光切割还广泛应用于电子、机械制造、纺织和造纸等行业。电子行业的精密部件加工需要高精度激光切割来实现细微结构的制作。机械制造行业中，大型零件的切割和加工离不开激光切割技术的高效操作。在纺织和造纸行业，激光切割技术可用于切割布料、纸张等非金屈材料，提高了生产效率和产品质量。激光切割技术在各个行业中都有着广泛的应用，为现代制造业的发展做出了重要贡献。六、激光切割加工的发展趋势与挑战随着科技的不断进步，激光切割加工作为现代制造业的重要工艺手段，呈现出H益明
18、显的发展趋势，但同时也面临着一些挑战。技术创新：激光切割加工技术正在持续创新，包括更高效的激光需求的变化。只有才能在激烈的市场竞争中立于不败之地。3.未来市场预测与展望随着制造业的快速发展，激光切割技术作为先进制造领域的重要一环，其市场前景持续广阔。预计未来几年，激光切割加工市场将呈现以卜几大趋势：随着技术不断创新和成熟，激光切割设备的性能将进一步提升，切割速度更快、精度更高、效率更高的设备将不断涌现。这将推动激光切割在各个领域的应用范围进一步扩大。智能化和自动化将成为激光切割加工的重.要发展方向。随着工业O和智能制造的推进，激光切割设备将更多地融入智能化生产线，实现与其他设备的无缝对接和高度
19、自动化生产，提高生产效率和产品质量。绿色环保和可持续发展将是激光切割加工行业不可忽视的焦点。随着全球对环保要求的H益严格，激光切割行业将更加注重绿色生产,开发低能耗、低排放的激光切割设备和技术，以满足市场需求。激光切割加工的应用领域将进一步拓展。从汽车、航空航天、电子到医疗器械等行业，激光切割技术的应用将越来越广泛。特别是在新能源汽车、5G通信等新兴产业的快速发展中，激光切割技术将发挥重要作用。未来激光切割加工市场充满机遇与挑战。随着技术的不断进步和应用领域的拓展，激光切割技术将在制造业中发挥更加市.要的作用，为各行各业的快速发展提供有力支持。七、总结本篇文章通过对激光切割加工基础知识的全面介
20、绍，使读者对激光切割技术有了更深入的了解。文章详细阐述了激光切割的基本原理、设备构成、工艺参数、材料适应性、优势特点以及应用领域.也指出了一些实际操作中可能遇到的问题和需要注意的事项。激光切割技术以其高效、精准、灵活的特点，在现代制造业中发挥着越来越重要的作用。无论是金属还是非金属材料的加工，激光切割都能展现出其独特的优势。要想充分发挥激光切割技术的潜力，还需要对设备、工艺参数等进行合理的选择和调整，并且需要掌握一定的操作技巧和经验。通过本文的学习，读者应该能够对激光切割加工有一个全面的认识，并且在实践中能够更好地应用激光切割技术。随着技术的不断进步和发展，激光切割技术将会在更多的领域得到应用
21、，并发挥出更大的价值。1.回顾本文的主要内容践激光切割技术，将其应用到H常生活和工作中。对于想要深入学习激光切割技术的读者，你们可以通过多种途径来扩充知识。现代网络资源丰富，你们可以通过在线课程、教育平台、专业论坛等途径获取更深入、更专业的知识。专业的书籍、期刊和杂志也是你们学习的好帮手。实践是检验真理的唯一标准。理论知识的学习固然重要，但将理论知识应用到实际操作中更为重要。寻找机会参与到实际的激光切割项目中去，无论是学校的实验室、企业的生产现场，还是其他实践平台，都能让你有更深刻的理解和体验。实践过程中，你可能会遇到各种各样的问题和挑战，这也是你学习和成长的机会。与同行交流也姑提升技术的重要
22、方式。参加行业研讨会、技术交流会、工作坊等活动，与专业人士面对面交流，探讨问题，不仅可以拓宽你的视野，也可能带来新的启示和机遇。我要强调的是，学习与实践激光切割技术是一个持续的过程。随着技术的不断进步和更新，我们需要持续学习，不断提升自己的技能和知识。只有我们才能在这个快速变化的时代中保持竞争力，为激光切割技术的发展做出更大的贡献。八、附录1.相关术语解暮激光切割：激光切割是利用高功率激光束照射在材料表面，使其迅速熔化、汽化或达到核反应状态，同时借助高速气流将熔化或燃烧的材料吹走，从而达到切割的目的。激光器：激光器是激光切割设备中的核心部件，它能产生高功率密度的激光束。激光束：激光束是由激光器
23、发出的高能量、高密度的光线组成的光束，是激光切割过程中的主要工作介质。聚焦透镜：聚焦透镜用于将激光束聚焦到最小光斑，以提高切割精度和效率。工作台：工作台电承载加工材料的平台，可以移动或固定，根据加工需求调整位置。切割头：切割头是激光切割设备上的重要部件，包含激光束的传输、聚焦以及辅助气体喷嘴等，直接影响切割质量和效率。辅助气体：辅助气体如氧气、氮气等在激光切割过程中起到吹走熔化材料、防止切口氧化等作用。切割精度：指激光切割后工件的实际尺寸与理论尺寸的接近程度,是衡量激光切割质量的重要指标之一。切割速度：指激光切割设备在单位时间内完成的切割长度，直接加工速度快，成本低廉。激光加工由计算机自动控制
24、，生产时不需人为干预。激光能标记何种信息，仅与计算机里设计的内容相关，只要计算机里设计出的图稿打标系统能够识别，那么打标机就可以将设计信息精确的还原在合适的载体上。因此软件的功能实际上很大程度上决定了系统的功能。激光焊接是激光材料加工技术应用的重要方面之一，焊接过程属热传导型，即激光辐射加热工件表面，表面热量通过热传导向内部犷散，通过控制激光脉冲的宽度、能量、峰功率和重复频率等参数，使工件熔化，形成特定的熔池。由于其独特的优点，已成功地应用于微、小型零件焊接中。高功率0)2及高功率YAG激光器的出现，开辟了激光焊接的新领域。获得了以小孔效应为理论基础的深熔接，在机械、汽车、钢铁等工业部门获得了
25、H益广泛的应用。与其它焊接技术比较，金运激光焊接的主要优点是：激光焊接速度快、深度大、变形小。能在室温或特殊的条件卜进行焊接，焊接设备装置简单。激光通过电磁场，光束不会偏移：激光在空气及某种气体环境中均能施焊，并能通过玻璃或对光束透明的材料进行焊接。激光聚焦后，功率密度高，在高功率器件焊接时，深宽比可达5：1,最高可达10：1。可焊接难熔材料如钛、石英等，并能对异性材料施用于对各种非金属材料进行精细雕刻的领域。点阵雕刻点阵雕刻酷似高清晰度的点阵打印。激光头左右摆动,每次啡刻出一条由一系列点组成的一条线，然后激光头同时上下移动啡刻出多条线，最后构成整版的图象或文字。扫描的图形，文字及矢量化图文都
26、可使用点阵雕刻。矢量切割与点阵雕刻不同，矢量切割是在图文的外轮廓线上进行。我们通常使用此模式在木材、亚克粒、纸张等材料上进行穿透切割，也可在多种材料表面进行打标操作。雕刻速度：雕刻速度指的是激光头移动的速度，通常用IPS（英寸/秒）表示，高速度带来高的生产效率。速度也用于控制切割的深度，刻于特定的激光强度，切割或雕刻的深度就越大。您可利用雕刻机面板调节速度，也可利用计算机的打印驱动程序来调节。在斓到100%的范围内，调整幅度是1机悍马机先进的运动控制系统可以使您在高速雕刻时，仍然得到超精细的雕刻质量啡刻强度：解刻强度指射到于材料表面激光的强度。对于特定的雕刻速度，切割或雕刻的深度就越大。您可利
27、用雕刻机面板调节强度，也可利用计算机的打印驱动程序来调节。在战到lO0%的范围内，调整幅度是1%0相当于速度也越大。切割的深度也越深光斑大小：激光束光班大小可利用不同焦距的透镜进行调节。小件、升降电梯面板、机床及粮食机械外罩、各种电气柜、开关柜、纺织机械零件、工程机械结构件、大电机硅钢片等。第二类：装饰、广告、服务行业用的不锈钢（一般厚度3mm或非金属材料（一般厚度20mm的图案、标记、字体等。如艺术照相册的图案,公司、单位、宾馆、商场的标记,车站、码头、公共场所的中英文字体。第三类：要求均匀切缝的特殊零件。最广泛应用的典型零件是包装印刷行业用的模切版,它要求在2011rn厚的木模板上切出缝宽
28、为78mm的槽,然后在槽中镶嵌刀片。使用时装在模切机上,切卜.各种已印刷好图形的包装盒。为了挡住泥沙进入抽油泵,在壁厚为69mm的合金钢管上切出3mm宽的均匀切缝,起割穿孔处小孔直径不能3mm,切割技术难度大，已有不少单位投入生产。激光切割技术是一种先进的制造工艺，广泛应用于各种行业。要确保激光切割的精度和侦量，必须对切割过程进行严格的质量控制。本文将探讨激光切割质量控制的重要性及其关键要素。激光切割是一种高精度的制造工艺，其质量宜接影响到产品的性能和使用寿命。质量控制是为了确保激光切割的精度和质量符合预期的标准和要求。通过质量控制，可以减少废品率、降低生产成本、提高生产效率，同时也能提升产品
29、质量和竞争力。激光划片是利用高能量密度的激光在脆性材料的表面进行扫描，使材料受热蒸发出一条小槽，然后施加一定的压力，脆性材料就会沿小槽处裂开。激光划片用的激光器一般为Q开关激光器和C02激光器。控制断裂是利用激光刻槽时所产生的陡峭的温度分布，在脆性材料中产生局部热应力，使材料沿小槽断开。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。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。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05mm.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最后一道工
30、序，无需机械加工，零部件可直接使用。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、氧乙烘切割和等离子切割方法的比较见表1.切割材料为2mm厚的低碳钢板。切割效率高由于激光的传输特性，激光切割机上一般配有多台数控工作台，整个切割过程可以全部实现数控。只需改变数控程序,加热至汽化程度，蒸发形成孔洞。随着光束与材料相对线性移动，使孔洞连续形成宽度很窄的切缝。切边受热影响很小，基本没有工件变形。切割过程中还添加与被切材料相适合的辅助汽体。钢切割时利用氧作为辅助汽体与熔融金属产生放热化学
31、反应氧化材料，同时帮助吹走割缝内的熔渣。切割聚丙烯一类塑料使用压缩空气，棉、纸等易燃材料切割使用惰性汽体。进入喷喷的辅助汽体还能冷却聚焦透镜，防止烟尘进入透镜座内污染镜片并导致镜片过热。大多数有机与无机材料都可以用激光切割。在工业制造系统占有份量很重的金属加工业，许多金属材料，不管它是什么样的硬度，都可以进行无变形切割。对高反射率材料，如金、银、铜和铝合金，它们也是好的传热导体，因此激光切割很困难，甚至不能切割。激光切割无毛刺、皱折、精度高，优于等离子切割。对许多机电制造行业来说，由于微机程序控制的现代激光切割系统能方便切割不同形状与尺寸的工件，它往往比冲切、模压工艺更被优先选用；尽管它加工速
32、度还慢于模冲，但它没有模具消耗，无须修理模具，还节约更换模具时间，从而节省了加工费用，降低了生产成本，所以从总体上考虑是更合算的。激光束聚焦后形成具有极强能量的很小作用点，把它应用于切割特种航空材料的切割，如钛合金、铝合金、银合金、铭合金、不锈钢、氧化钺、复合材料、蝌料、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、航天飞机陶优隔热瓦等。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
33、行服装剪裁，可节约衣料10%12峪提高功效3倍以上。该材料用氧气切割时会得到较好的结果。当用氧气作为加工气体时，切割边缘会轻微氧化。对于厚度达4mm的板材，可以用氮气作为加工气体进行高压切割。这种情况下，切割边缘不会被氧化。厚度在IOnun以上的板材，对激光器使用特殊极板并且在加工中给工件表面涂油可以得到较好的效果.在可以接受切割端面氧化的情况下可使用氧气；使用氮气以得到无氧化无毛刺的边缘，就不需要再作处理了。在板材表面涂层油膜会得到更好的穿孔效果，而不降低加工质量。尽管有高反射率和热传导性，厚度6mm以下的铝材可以切割，这取决于合金类型和激光器能力。当用氧切割时，切割表面粗糙而坚硬。切割表面
34、平滑。纯铝因为其高纯非常难切割，只有在系统上安装有“反性很好，被誉为单色性之冠，波氏分布的范围仍有OOO(H纳米，因此灰灯发出的红光，若仔细辨认仍包含有几十种红色。光藉射的波长分布区间越窄，单色性越好。激光器输出的光，波长分布范围非常窄，因此颜色极纯。以输出红光的铝包激光器为例，其光的波长分布范围可以窄到2X109纳米，是筑灯发射的红光波长分布范围的万分之，激光器的单色性远远超过任何一种单色光源。光f的能量是用E=hv来计算的，其中h为普朗克常量，V为频率。频率越高，能量越高。激光频率范围846*1(T(M)HZ到89510(14)Hz.电磁波谱可大致分为：(1)无线电波一一波长从几千米到3米
35、左右，一般的电视和无线电广播的波段就是用这种波：(2)微波一一波长从3米到10-3米，这些波多用在雷达或其它通讯系统；(3)红外线一波长从10-3米到810-7米；(4)可见光这是人们所能感光的极狭窄的一个波段。波长从780-380nmo光是原子或分子内的电子运动状态改变时所发出的电磁波。由于它是我们能够直接感受而察觉的电磁波极少的那一部分；(5)紫外线波长从3X10-7米到610-10米。这些波产生的原因和光波类似，常常在放电时发出。由于它的能量和一般化学反应所牵涉的能量大小相当，因此紫外光的化学效应最强；(6)伦琴射线这部分电磁波谱，波长从2X10=9米到6X10=12米。伦琴射线（射线）
36、是电原f的内层电r由一个能态跳至另一个能态时或电r在原子核电场内减速时所发出的；（7）伽马射线一一是波长从10-l0-10-14米的电磁波。这种不可见的电磁波是从原子核内发出来的，放射性物质或原子核反应中常有这种辐射伴随着发出。丫射线的穿透力很强，对生物的破坏力很大。激光能量并不算很大，但是它的能量密度很大（因为它的作用范围很小，一般只有一个点），短时间里聚集起大量的能量，用做武器也就可以理解了。激光有很多特性：激光是单色的，或者说是单频的。有一些激光器可以同时产生不同频率的激光，但是这些激光是互相隔离的，使用时也是分开的。激光是相干光。相干光的特征是其所有的光波都是同步的，整束光就好像一个“
37、波列”。激光是高度集中的，也就是说它要走很长的一段距离才会出现分散或者收敛的现象。激光（1.ASER）是上世纪60年代发明的一种光源。1.ASER是英文的“受激放射光放大”的首字母缩写。激光器有很多种，尺寸大至几个足球场，小至一粒稻谷或盐粒。气体激光器有（一翅激光器和显激光器；固体激光器有红宝石激光器：半导体激光器有激光二极管，像CD机、DVD机和CD-ROM里的那些。每一一种激光器都有自己独特的产生激光的方法。第一类：从技术经济角度不宜制造模具的金属镀金件，特别是轮廓形状复杂，批量不大,一般厚度：12mm的低碳钢；6mm厚的不锈钢,焦点。斜板法：用和垂直轴成一角度斜放的塑料板使其水平拉动，寻
38、找激光束的最小处为焦点。蓝色火花法：去掉喷嘴，将脉冲激光打在不锈钢板上，使切割头从上往卜运动，直至蓝色火花最大处为焦点。对于飞行光路的切割机，由于光束发散角，切割近端和远端时光程长短不同，聚焦前的光束尺寸有定差别。入射光束的宜径越大，焦点光斑的直径越小。为了减少因聚焦前光束尺寸变化带来的焦点光斑尺寸的变化，国内外激光切割系统的制造商提供了一些专用的装置供用户选用：平行光管。这是一种常用的方法，即在C02激光器的输出端加一平行光管进行扩束处理，扩束后的光束直径变大，发散角变小，使在切割工作范围内近端和远端聚焦前光束尺寸接近一致。（2）在切割头上增加一独立的移动透镜的下轴，它与控制喷嘴到材料表面距
39、离（standoff）的Z轴是两个相互独立的部分。当机床工作台移动或光轴移动时，光束从近端到远端F轴也同时移动，使光束聚焦后光斑直径在整个加工区域内保持一致。控制聚焦镜（一般为金属反射聚焦系统）的水压。若聚焦前光束尺寸变小而使焦点光斑宜径变大时，自动控制水压改变聚焦曲率使焦点光斑直径变小。OO匕行光路切割机上增加x、y方向的补偿光路系统。即当切割远端光程增加时使补偿光路缩短：反之当切割近端光程减小时，使补偿光路增加，以保持光程长度一致。任何一种热切割技术，除少数情况可以从板边缘开始外，一般都必须在板上穿一小孔。早先在激光冲压复合机上是用冲头先冲出一孔,然后再用激光从小孔处开始进行切割。对于没有
40、冲压装置的激光切割机有两种穿孔的基该方法：现破穿孔：(Blastdrilling),材料经连续激光的照射后在中心形成一凹坑，然后由与激光束同轴的氧流很快将熔融材料去除形成一孔。一般孔的大小与板厚有关,爆破穿孔平均直径为板厚的一半，因此对较厚的板爆破穿孔孔径较大,且不圆，不宜在要求较高的零件上使用(如石油筛缝管),只能用于峻料上。此外由于穿孔所用的氧气压力与切割时相同，飞溅较大。脉冲穿孔：(Pulsedrilling)采用高峰值功率的脉冲激光使少量材料熔化或汽化，常用空气或氮气作为辅助气体，以减少因放热氧化使孔扩展，气体压力较切割时的氧气压力小。每个脉冲激光只产生小的微粒喷射，因此厚板穿孔时间需
41、要几秒钟。一旦穿孔完成，立即将辅助气体换成氧气进行切割。这样穿孔宜径较小，其穿孔质量优于爆破穿孔。为此所使用的激光器不但应具有较高的输出功率：更重要的是光束的时间和空间特性，因此一般横流C02激光器不能适应激压力称切割压力Pc,最后气体膨胀到大气压力Pa0研究工作表明随着Pn的增加，气流流速增加，PC也不断增加。对于不同的气体有不同的压力阈值，当喷嘴压力超过此值时，气流为正常斜激波，气流速从亚音速向超音速过渡。此阈值与Pn、Pa比值及气体分子的自由度（n）两因素有关：如氧气、空气的n=5,因此其阈值Pn=IbarX（2）5=89bar当喷喷压力更高PnPa=（l+ln）l+n2时（Pn；4ba
42、r）,气流正常斜激波封变为正激波,切割压力PC下降，气流速度减低，并在工件表面形成涡流，削弱了气流去除熔融材料的作用，影响了切割速度。因此采用锥孔带端部小圆孔的喷嘴，其氧气的喷嘴压力常在3bar以卜为进一步提高激光切割速度，可根据空气动力学原理，在提高喷嘴压力的前提下不产生正激波，设计制造一种缩放型喷嘴，即拉伐尔（1.aval）喷嘴。为方便制造可采用如图4的结构。德国汉诺威大学激光中心使用500WC02激光器，透镜焦距5，采用小孔喷嘴和拉伐尔喷嘴分别作了试验，见图4。试验结果如图5所示:分别表示N00N05喷嘴在不同的氧气压力下，切口表面粗糙度RZ与切割速度Vc的函数关系。从图中可以看出N02
43、小孔喷嘴在Pn为400Kpa（或4bar）时切割速度只能达到75mmin（碳钢板厚为2mm）0N0N05:种拉伐尔喷嘴在Pn为500Kpa到600Kpa时切割速度可达到5mmin和5mmin.应指出的是切割压力PC还是工件与喷嘴距离的函数。由于斜激波在气流的边界多次反射，使切割压力呈周期性的变化。第一高切割压力区紧邻喷嘴出口，工件表面至喷嘴出口的距离约为夕5mm,切割压力PC大而稳定，是如今工业生产中切割手扳常用的工艺参数。第二高切割压力区约为喷嘴出口的35mm,切割压力PC也较大，同样可以取得好的效果，并有利于保护透镜，提高其使用寿命。曲线上的其他高切割压力区由于距喷嘴出口太远，与聚焦光束难
44、以匹配而无法采用。C02激光器切割技术正在中国工业生产中得到越来越多的应用，国外正研究开发更高切割速度和更厚钢板的切割技术与装置。为了满足工业生产对质量和生产效率越来越高的要求，必须重视解决各种关健技术及执行质量标准，以使这一新技术在中国获得更广泛的应用。在高功率密度激光束的加热下，材料表面温度升至沸点温度的速度是如此之快，足以避免热传导造成的熔化，于是部分材料汽化成蒸汽消失，部分材料作为喷出物从切缝底部被辅助气体流吹走。一些不能熔化的材料，如木材、碳素材料和某些塑料就是通过这种汽化切割方法切割成形的。汽化切割过程中，蒸汽随功带走熔化质点和冲刷碎屑，形成孔洞。汽化过程中，大约40%的材料化作蒸
45、汽消失，而有60%的材料是以熔滴的形式被气流驱除的。当入射的激光束功率密度超过某一值后，光束照射点处材料内部开始蒸发，形成孔洞。一旦这种小孔形成，它将作为黑体吸收所有的入射光束能量。小孔被熔化金属壁所包围，与光束同轴的辅助气流把孔洞周围的熔融材料带走。随着工件移动，小孔按切割方向同步横移形成一条切缝。激光束继续沿着这条缝的前沿照射，熔化材料持续或脉动地从缝内被吹走。熔化切割一般使用惰性气体，如果代之以氧气或其它活性气体，材料在激光束的照射卜被点燃，与氧气发生激烈的化学反应而产生另一热源，称为氧化熔化切割。具体描述如卜.：材料表面在激光束的照射下很快被加热到燃点温度，随之与氧气发生激烈的燃烧反应
46、，放出大量热量。在此热量作用下，材料内部形成充满蒸汽的小孔，而小孔的周围为熔融的金属壁所包围。燃烧物质转移成熔渣控制氧和金属的燃烧速度，同时氧气扩散通过熔渣到达点火前沿的快慢也对燃烧速度有很大的影响。氧气流速越高，燃烧化学反应和去除熔渣的速度也越快。氧气流速不是越高越好，因为流速过快会导致切缝出口处反应产物即金属氧化物的快速冷却，这对切割质量也是不利的。显然，氧化熔化切割过程存在着两个热源，即激光照射能和氧与金属化学反应产生的热能。切割钢时，氧化反应放出的热量要占到切割所需全部能量的60%左右。在拥有两个热源的氧化熔化切割过程中，如果氧的燃烧速度高于激光束的移动速度，割缝显得宽而粗糙。如果激光
47、束移动的速度比氧的燃烧速度快，则所得切缝狭而光滑。对于容易受热破坏的脆性材料，通过激光束加热进行高速、可控的切断，称为控制断裂切割。这种切割过程主要内容是：激光束加热脆性材料小块区域，引起该区域大的热梯度和严重的机械变形，导致材料形成裂缝。只要保持均衡的加热梯度，激光束nJ引导裂缝在任何需要的方向产生。要注意的是，这种控制断裂切割不适合切割锐角和角边切缝。切割特大封闭外形也不容易获得成功。控制断裂切割速度快，不需要太高的功率，否则会引起工件表面熔化，破坏切缝边缘。其主要控制参数是激光功率和光斑尺寸大小。交点位置的检出。激光切割前需先根据材质调整光束焦点在工件上的位置，由于激光束，特别是CO2气
48、体激光，一般肉眼看不到，可采用楔形丙烯块检测出焦点位置，然后调节割炬的高度，使焦点处于设定位置。穿孔操作要点。世纪切割加工时，行的零件从板材的内部开始切割，这就要先在板材上打孔。一种方法是采用连续激光，在薄板上穿孔，可以用正常的辅助气体压力，光束照射2ls就能贯穿工件，然后即可转入切割。当工件厚度较大（如板厚为24mm）时，采用正常的气体压力穿孔，在工件表面上会形成尺寸比较大的溶坑。不但影响切割质量，而且熔融物质溅出可能损坏透镜或喷嘴。此时宜适当增大辅助气体的压力，同事略微增大喷嘴的孔径与工件的距离。这种方法的缺点是气体流量增加并使切割速度降低。防止工件锐角转折处的烧熔。用连续激光切割带有锐角零件时，如切割参数匹配或操作不当，在锐角的转折处很容易发生自烧熔，不能形成转角处的尖角。这不仅使该部位的质量变差，而且还会影响随后的切割。解决这一问题的方法是选择适宜的切割参数，而采用脉冲激光切割时不存在锐角转折处的烧熔问题。激光切割机是银金加工的一次工艺革命，是镀金加工中的“加工中央”：激光切割机柔性化程度高，切割速度快，出产效率高，产品出产周期短，为客户赢得了广泛的市场，该技术的有效生命期长，国外超过2毫米厚度的板
