激光切割特点-激光切割原理特点【详述】

激光切割特点_激光切割原理特点（详述）

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激光是什么？

激光是一种受激辐射而得到的加强光

其基本特征：

强度高，亮度大

波长频率确定，单色性好

相干性好，相干长度长

方向性好，几乎是一束平行光

当激光束照射到工件表面时，光能被吸收，转化成热能，使照射斑点处温度迅速升高、熔化、气化而形成小坑，由于热扩散，使斑点周围金属熔化，小坑内金属蒸气迅速膨胀，产生微型爆炸，将熔融物高速喷出并产生一个方向性很强的反冲击波，于是在被加工表面上打出一个上大下小的孔。

普通灯光与激光的比较

激光的产生

激光的发生气体

激光切割的特点

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。

（1）切割质量好

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。

②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±0.05mm。

②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后期一道工序，无需机械加工，零部件可直接使用。

③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、氧乙炔切割和等离子切割方法的比较见表1，切割材料为6.2mm厚的低碳钢板。（2）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。操作时，只需改变数控程序，就可适用不同形状零件的切割，既可进行二维切割，又可实现三维切割。

（3）切割速度快

（4）非接触式切割

激光切割时割炬与工件无接触，不存在工具的磨损。加工不同形状的零件，不需要更换“刀具”，只需改变激光器的输出参数。激光切割过程噪声低，振动小，无污染。

（5）切割材料的种类多

金属基复合材料、皮革、木材及纤维等。但是对于不同的材料，由于自身的热物理性能及对激光的吸收率不同，表现出不同的激光切割适应性。采用CO2激光器，各种材料的激光切割性能见表2。

用功率为1200W的激光切割2mm厚的低碳钢板，切割速度可达600cm/min；切割5mm 厚的聚丙烯树脂板，切割速度可达1200cm/min。材料在激光切割时不需要装夹固定，既可节省工装夹具，又节省了上、下料的辅助时间。

（6）缺点

激光切割由于受激光器功率和设备体积的限制，激光切割只能切割中、小厚度的板材和管材，而且随着工件厚度的增加，切割速度明显下降。

激光切割设备费用高，一次性投资大。

激光切割机原理——切割方式

Ⅰ汽化切割

是指被加工材料的去除主要是通过使材料汽化的方式进行的。

在汽化切割过程中，工件表而在聚焦激光束的作用下，温度迅速上升到汽化温度，材料大量汽化，形成的高压蒸气以超音速向外喷射。同时在激光作用区内形成“孔洞”，激光束在孔洞内多次反射又使材料对激光的吸收丰迅速提高。在高压蒸气高速喷射的过程中，切缝内的熔融物被同时从切缝处吹走，直至将工件切断。内于汽化切割主要靠使材料汽化的方式进行，因此所需的功率密度很高，一般应达到每平方厘米就有10的八次方瓦以上。

汽化切割是激光切割一些低燃点材料(如木材、碳和某些塑料)以及难熔性材料(如陶瓷等)时常采月的方法。用脉冲激光器切割材料时也多采用汽化切割的方法。

Ⅱ反应熔化切割

在熔化切割中.如果辅助气流不仅仅是把切缝内的熔融物吹走，而且还能够与工件发生改热反应，使切割过程增加另—热源，这样的切割称为反应熔化切割。通常能与工件发生反应的气体是氧气或含有氧气的混合气休。

当工件表面温度达到燃点温度时，就会发生强烈的燃烧放热反应，可大大提高激光切割的能力。对于低碳钢和不锈钢，燃烧放热反应提供的能量是60%。对于钛等活性金属，燃烧提供的能量大约是90%。

因此，反应熔化切割与激光汽化切割、—般熔化切割相比，所需的激光功率密度更低，仅为汽化切割的1/20，熔化切割的1/2。然而，在反应熔化切割中，内于燃烧反应会使材料表面发生一些化学变化，从而对工件的性能会有影响。

Ⅲ熔化切割

在激光切割过程中，如果增加一个与激光束同轴的辅助吹气系统，使切割过程中熔融物的去除不是单靠材料汽化本身，而主要是依靠高速辅助气流的吹动作用，将熔融物连续不断地从切缝中吹走，这样的切割过程称为熔化切割。

在熔化切割过程中，工件温度不再需要被加热到汽化温度以上，因此所需的激光功率密度可大大降低。由材料熔化与汽化的潜热比可知，熔化切割所需激光功率仅为汽化切割方法的1/10。

Ⅳ激光划片

这种方法主要用于：半导体材料;利用功率密度很高的激光束在半导体构料工件表面划出—个个浅的沟槽，由于这种沟槽削弱了半导体材料的结合力.可通达机械的方法或振动的方法使其断裂。激光划片的质量用表面碎片和热影响区的大小来衡量。

Ⅴ冷切割

这是一种新型加工方法，是随着近几年紫外波段的高功率准分子激光器的出现而提出来的。它的基本原理：紫外光子的能量同许多有机材料的结合能相近，用这样的高能光子去撞击有机材料的结合键并使其破裂。从而达到切割的目的。这种新技术具有广阔的应用前景，持别是在电子行业中的应用会很广。

Ⅵ热应力切割

脆性材料在激光束的加热下.其表面易产生较大的应力.从而能够整齐、迅油地通过激光加热的应力点引起断裂.这样的切割过程称为激光热应力切割。热应力切割的机理为：激光束加热脆性材料的某一区域.使其产生明显的温度梯度。