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    激光切割是一種可用于切割不同材料厚度的金屬與非金屬材料的切割工藝。經過引導、成型與集束的激光束為此奠定基礎。其擊中工件后,對材料進行加熱以使其熔化或蒸發。全部激光功率集中于直徑通常小于半毫米的一點。若在該位置輸入的熱量多于因熱傳導而流失的熱量,則激光束將完全穿透材料——切割過程開始。在其他工藝中沉重的工具會向板材施加巨大外力,而激光束是無接觸地完成其工作。因此,工具本身不會磨損,工件上也不會產生變形或損壞。

    激光切割的優點

    激光切割過程

    聚焦激光束與工件之間的交互作用構成激光切割的基礎。為了使該過程安全精確地進行,需要在激光束之上和周圍使用大量組件和輔助材料,通過以下圖形對其進行說明。

    激光切割原則

    1. 聚焦鏡頭:透鏡和光學反射鏡使激光束聚焦于加工位置
    2. 激光束:激光束擊中工件并對其加熱,直至其熔化或蒸發。
    3. 切割氣體:借助切割氣體將產生的熔體從切縫吹出。氣體從噴嘴與激光束同軸流出。
    4. 切割凹槽:在激光切割過程中,切邊得到一個典型的凹槽模型。若切割速度較小,則這些凹槽幾乎平行于激光束延伸。
    5. 熔體:激光束——成束激光——沿輪廓導向并使局部材料熔化。
    6. 切割前跡:在工件上,切縫幾乎不比聚焦的激光束更寬。
    7. 噴嘴:激光束和切割氣體通過切割噴嘴擊中工件。
    8. 切割方向:通過使切割頭或工件朝特定方向移動產生切縫。

    所有激光切割方法一覽

    當切割金屬與非金屬材料時,在很多情況下激光器是理想通用工具。激光束可以快速靈活地切割幾乎任何輪廓——無論造型多么精細而復雜或材料多薄。不同切割氣體和壓力會影響加工過程和結果。

    火焰切割

    火焰切割使用氧氣作為切割氣體,并以高達 6 bar 的壓力將其吹入切縫。在此氧氣使金屬熔體燃燒和氧化。通過化學反應釋放的能量可輔助激光束?;鹧媲懈钐峁┓浅8叩那懈钏俣?,可加工厚板材和結構鋼。

    熔割

    熔切使用氮氣或氬氣作為切割氣體。氣體以 2 到 20 bar 之間的壓力流過切縫,但不同于火焰切割,不與切縫內的金屬表面反應。該切割方法的優點在于切邊無毛刺和氧化,并且幾乎無需后續工作。

    升華切割

    升華切割主要用于需要高質量切邊的精細切割任務。通過該工藝,激光器使材料盡量低熔蒸發。材料蒸汽在切縫內產生高壓,高壓將熔體向上和向下甩出。工藝氣體——氮氣、氬氣或氦氣——保護切割面免受環境影響,確保切邊不被氧化。

    精密激光切割

    激光束精密切割利用脈沖式激光能量將單個鉆孔連接起來,使其 50% 至 90% 重疊并構成切縫。通過短脈沖在工件表面產生非常高的脈沖峰值功率和極端功率密度。優點:部件受熱很少,由此實現無熱變形地切割相當精細的部件。

    影響激光切割過程的參數

    焦點位置和焦點直徑

    焦點位置會影響功率密度和工件上的切縫形狀。焦點直徑決定了縫寬以及切縫形狀。

    激光功率

    為了超過加工閾值,即材料開始熔化的時間點,需要一定的單位面積能量。以此對其定義:單位面積能量 = 功率密度 x 在工件上的作用時間。

    噴嘴直徑

    選擇適當噴嘴對工件質量具有重要意義??赏ㄟ^噴嘴直徑決定氣體束的形狀以及氣體量。

    運行方式

    連續波運行或脈沖式——可通過運行方式控制激光能量是連續還是間斷到達工件。

    切割速度

    根據具體切割任務和待加工材料確定切割速度。原則上:可用激光功率越高,就能切割得越快。此外,切割速度隨材料厚度增加而降低。若速度針對相應材料設置得過高或過低,將導致粗糙度增加并形成毛刺。

    偏振度

    幾乎所有 CO2 激光器均提供線偏振的激光。切割輪廓時,切割結果隨切割方向不同而改變:若光平行于切割方向振動,則邊緣變得光滑。若光垂直于切割方向振動,則產生毛刺。因此,線偏振的激光通常被轉換為圓偏振光。偏振度表示在多大程度上實現所追求的圓偏振,其對于切割質量有決定性意義。固體激光器無需改變偏振;其提供與方向無關的切割結果。

    切割氣體和切割壓力

    根據切割方法使用不同的工藝氣體,其以不同壓力流過切縫。例如,氬氣和氮氣作為切割氣體的優點在于不與切縫內的熔化金屬反應。同時,其保護切割面免受環境影響。

    使用混合氣體的激光切割

    結合高激光功率,使用氮氣和氧氣的混合氣體可以減少結構鋼和鋁的毛刺。工件質量的提高取決于六至十二毫米厚板材的材料質量、材料類型和材料合金。

      

    探索不同切割工藝的多樣性

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