激光切割加工技術概述

      激光切割加工激光束聚焦成很小的光點其最小直徑可小于  0.1mm），使焦點處達到很高的功率密度可超過106W／cm2)。這時光束輸入（由光能轉換）的熱量遠遠超過被材料反射、傳導或擴散部分，材料很快加熱至汽化濕度，蒸發(fā)形成孔洞。隨著光束與材料相對線性移動，使孔洞連續(xù)形成寬度很窄（如0.1mm左右）的切縫。切邊熱影響很小，基本沒有工件變形。 

      激光切割加工過程中還添加與被切材料相適合的輔助氣體。鋼切割時得用氧作為輔助氣體與溶融金屬產(chǎn)生放熱化學反應氧化材料，同時幫助吹走割縫內(nèi)的熔渣。切割聚丙烯一類塑料使用壓縮空氣，棉、紙等易燃材料切割使用惰性氣體。進入噴嘴的輔助氣體還能冷卻聚焦透鏡，防止煙塵進入透鏡座內(nèi)污染鏡片并導致鏡片過熱。 

      大多數(shù)有機與無機都可以用激光切割加工。在工業(yè)制造占有分量很重的金屬加工業(yè)，許多金屬材料，不管它具有什么樣的硬度，都可進形無變形切割（目前使用最先進的激光切割系統(tǒng)可切割工業(yè)用鋼的厚度已可接近20mm）。當然，對高反射率材料，如金、銀、銅和鋁合金，它們也是好的傳熱導體，因此激光切割很困難，甚至不能切割（某些難切割材料可使用脈沖波激光束進行切割，由于極高的脈沖波峰值功率，會使材料對光束的吸收系數(shù)瞬間急劇提高）。 

      激光切割無毛刺，皺折、精度高，優(yōu)于等離子切割。對許多機電制造行業(yè)來說，由于微機程序的現(xiàn)代化激光切割系統(tǒng)能方便切割不同形狀與尺寸的工件（工件圖紙也可修改），它往往比沖切、模壓工藝更被優(yōu)先選用；盡管它加工速度慢于模沖，但它沒有模具消耗，無需修理模具，還節(jié)約更換模具時間，從而節(jié)省加工費用，降低產(chǎn)品成本，所以從總體上講在經(jīng)濟上更為合算。 

      另一方面，從如何使模具適應工件設計尺寸和形狀變化角度看，激光切割也可發(fā)揮其精確、重現(xiàn)性好的優(yōu)勢。作為層疊模具的優(yōu)先制造手段，由于不需要高級模具制作工，激光切割運轉費用也并不昂貴，因此還能顯著地降低模具制造費用。激光切割模具還帶來的附加好處是模具切邊會產(chǎn)生一個淺硬化層（熱影響區(qū)），提高模具運行中的耐磨性。激光切割的無接觸特點給圓鋸片切割成形帶來無應力優(yōu)勢，由此提高了使用壽命。 

      常用工程材料的激光切割加工 

      1. 金屬材料的激光切割 

      雖然幾乎所有的金屬材料在室溫對紅外波能量有很高的反射率，但發(fā)射處于遠紅外波段1.064um光束的燈泵浦ND:YAG激光器及10.6μmCO2激光器還是成功的應用于許多金屬的激光切割實踐

      2. 非金屬材料的激光切割 

      10.6μm波長的CO2激光束很容易被非金屬材料吸收，導熱性不好和低的蒸發(fā)溫度又使吸收的光束幾乎整個輸入材料內(nèi)部，并在光斑照射處瞬間汽化，形成起始孔洞，進入切割過程的良性循環(huán)。