切鐵如泥，說說激光切割技術那些事！

激光是什麼？

激光是一種受激輻射而得到的加強光

其基本特徵：

強度高，亮度大

波長頻率確定，單色性好

相干性好，相干長度長

方向性好，幾乎是一束平行光

當激光束照射到工件表面時，光能被吸收，轉化成熱能，使照射斑點處溫度迅速升高、熔化、氣化而形成小坑，由於熱擴散，使斑點周圍金屬熔化，小坑內金屬蒸氣迅速膨脹，產生微型爆炸，將熔融物高速噴出併產生一個方向性很強的反衝擊波，於是在被加工表面上打出一個上大下小的孔。

普通燈光與激光的比較

激光的產生

激光的發生氣體

激光切割的特點

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面。

（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。

激光切割切口細窄，切縫兩邊平行並且與表面垂直，切割零件的尺寸精度可達±0.05mm。

切割表面光潔美觀，表面粗糙度只有幾十微米，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。

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，切縫橫截面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，只需改變數控程序，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」，只需改變激光器的輸出參數。激光切割過程雜訊低，振動小，無污染。

（5）切割材料的種類多

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。採用CO2激光器，各種材料的激光切割性能見表2。

（6）缺點

激光切割由於受激光器功率和設備體積的限制，激光切割只能切割中、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。

激光切割的應用範圍

大多數激光切割機都由數控程序進行控制操作或做成切割機器人。激光切割作為一種精密的加工方法，幾乎可以切割所有的材料，包括薄金屬板的二維切割或三維切割。

在汽車製造領域，小汽車頂窗等空間曲線的切割技術都已經獲得廣泛應用。德國大眾汽車公司用功率為500W的激光器切割形狀複雜的車身薄板及各種曲面件。在航空航天領域，激光切割技術主要用於特種航空材料的切割，如鈦合金、鋁合金、鎳合金、鉻合金、不鏽鋼、氧化鈹、複合材料、塑料、陶瓷及石英等。用激光切割加工的航空航天零部件有發動機火焰筒、鈦合金薄壁機匣、飛機框架、鈦合金蒙皮、機翼長桁、尾翼壁板、直升機主旋翼、太空梭陶瓷隔熱瓦等。

激光切割成形技術在非金屬材料領域也有著較為廣泛的應用。不僅可以切割硬度高、脆性大的材料，如氮化硅、陶瓷、石英等；還能切割加工柔性材料，如布料、紙張、塑料板、橡膠等，如用激光進行服裝剪裁，可節約衣料10%～12%，提高功效3倍以上。

機床結構

激光加工的過程

激光光路

激光發生器

切割頭

從圖紙到零件

影響切割因素

切割氣體

焦點位置

如何改善切割質量

（來源：前沿數控技術）