激光切割技术 激光切割技术 原理：激光切割是利用高功率密度的激光束扫描过材料表面，在极短时间内将材料加热到几千至上万摄氏度，使材料熔化或气化，再用高压气体将熔化或气化物质从切缝中吹走，达到切割材料的目的。 特点：速度快，切口光滑平整，一般无需后续加工；切割热影响区小，板材变形小，切缝窄 （0.1mm~0.3mm）；切口没有机械应力，无剪切毛刺；加工精度高，重复性好，不损伤材料表面；数控编程，可加工任意的平面图，可以对幅面很大的整板切割，无需开模具，经济省时。激光可切割的材料很多，包括有机玻璃、木板、塑料等非金属板材，以及不锈钢、碳钢、合金钢、铝板等多种金属材料。脉冲激光适用于金属材料，连续激光适用于非金属材料，后者是激光切割技术的重要应用领域。 应用：德国巴伐利亚洲激光技术中心（BLZ）研发出铝泡沫夹层材料（AFS）的激光切割技术， AFS 是一种卓越的汽车轻量化复合材料，其芯部为铝金属泡沫材料，外层是两个很薄的包覆薄板材（件），重量轻，星空体育官网刚性好，且强度高，可任意成形。AFS 应在形成泡沫和非泡沫状态下被激光切割（加工）。 机器人辅助激光切割塑料的一个典型例子是大众汽车公司的高尔夫 IV 型轿车 C 柱的内衬件。应用二氧化碳激光器，并直接安装在机器人手臂上，切割这种 3D--塑料内衬部件的外轮廓、切出通风孔和安全带的固定孔。大众应用的这种激光束切割技术，不仅作业速度快，而且切割面质量均匀一致。 激光切割技术概述 激光切割技术概述 激光束聚焦成很小的光点其最小直径可小于 0.1mm），使焦点处达到很高的功率密度可超过 106W／cm2)。这时光束输入（由光能转换）的热量远远超过被材料反射、传导或扩散部分，材料很快加热至汽化湿度，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（如 0.1mm 左右）的切缝。切边热影响很小，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气体。钢切割时得用氧作为辅助气体与溶融金属产生放热化学反应氧化材料，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气体。进入喷嘴的辅助气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。 大多数有机与无机都可以用激光切割。在工业制造占有分量很重的金属加工业，许多金属材料，不管它具有什么样的硬度，都可进形无变形切割（目前使用最先进的激光切割系统可切割工业用钢的厚度已可接近 20mm）。当然，对高反射率材料，如金、银、星空体育官网铜和铝合金，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（某些难切割材料可使用脉冲波激光束进行切割，由于极高的脉冲波峰值功率，会使材料对光束的吸收系数瞬间急剧提高）。 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，星空体育官网由于微机程序的现代化激光切割系统能方便切割不同形状与尺寸的工件（工件图纸也可修改），它往往比冲切、模压工艺更被优先选用；尽管它加工速度慢于模冲，但它没有模具消耗，无需修理模具，还节约更换模具时间，从而节省加工费用，降低产品成本，所以从总体上讲在经济上更为合算。 另一方面，从如何使模具适应工件设计尺寸和形状变化角度看，激光切割也可发挥其精 确、重现性好的优势。作为层叠模具的优先制造手段，由于不需要高级模具制作工，激光切割运转费用也并不昂贵，因此还能显著地降低模具制造费用。激光切割模具还带来的附加好处是模具切边会产生一个浅硬化层（热影响区），提高模具运行中的耐磨性。激光切割的无接触特点给圆锯片切割成形带来无应力优势，由此提高了使用寿命。 常用工程材料的激光切割 金属材料的激光切割 虽然几乎所有的金属材料在室温对红外波能量有很高的反射率，但发射处于远红外波段 1.064um 光束的灯泵浦 ND:YAG 激光器及 10.6μ mCO2 激光器还是成功的应用于许多金属的激光切割实践 非金属材料的激光切割 10.6μ m 波长的 CO2 激光束很容易被非金属材料吸收，导热性不好和低的蒸发温度又使吸收的光束几乎整个输入材料内部，并在光斑照射处瞬间汽化，形成起始孔洞，进入切割过程的良性循环。 激光切割技术 激光切割是当前世界上先进的切割工艺。它的最大优点是由于激光光斑小，能是集中，所以切割的割缝小、无挂渣、几乎没有热变形，切割面光洁度高。激光切割关键在激光源。切割厚度大小、切割质量优劣、 切割稳定性如何等都取决于激光源的性能。通用的 CO 工业激光源是用电场或高频振荡迫使密封在容器内的混 2 合气体处于激发状态，并产生受激辐射的单色光，此种光辐射在反射镜及反射透射镜之间往复反射，等积聚 到足够能量后由输出透镜射出。这种激光源电极距离工件远且电极装在激光束之中。电极易烧损，载流气体 消耗大，激光波长有干扰。工作电压高（约10～25kV）形成操作上的不安全。激光源体积较大、维修比较复 杂。易损件的消耗大。目前比较先进的是用高频谐振方式激发混合气体的激光源，这种激光源电极距离工件 近且电极装在激光束之外。与通用的 CO 工业激光源相比电极几乎没有烧损。载流气体消耗少。激光波长不 2 受干扰。工作电压低（约l～1.2kV），操作十分安全。激光器体积小，维修简单。激光切割由于速度快、精 度高，必须由微机控制的高速切割机来配合。现以德国TRUMPF 公司的TLF2200 和 TLF2600 激光发生器为例， 表 10 和表 11 列出了激光器参数和切割参数。 TLF2200（滑轮 TLF2600（滑轮TLF2200（滑轮增压技术参数 技术参数 TLF2600（滑轮增压式）表 10 德国TRUMPF 公司的TLF2200 和 TLF2200（滑轮 TLF2600（滑轮 TLF2200（滑轮增压 技术参数 技术参数 TLF2600（滑轮增压式） 增压式）增压式） 增压式） 增压式） 波长/m 10.6 10.6 脉冲频率（高频） 保证最大输出/W 2200 2600 激光脉冲宽度/μ s 连续可调输出范围/W 110～2200 130～2600 激光气/（L/h）氦 输出稳定性 ±2% ±2% 氮 激光束直径/mm 15 15 二氧化碳 激光束离散度/mrad ＜1 ＜1 激光及冷凝器输出为 输出分布状态 TEM00/01 TEM00/01 100%时的输入功率/kW 式） 100Hz～100kHz 100Hz～100kHz 10 10 18.0 18.0 6.0 6.0 1.5 1.5 43.0 54.0 表 11 配以TLF2200 和TLF2600 激光发生器的切割参数 /mm （mm/min） /mm /VA /mm （mm/min） /mm /VA 需的压力/MPa 1 7500 0.2 1200 /MPa 0.35 6 2500 0.3 2250 0.06 1.5 6400 0.2 1200 0.32 8 2000 0.35 2600 0.07 2 5500 0.2 1200 0.28 10 1600 0.4 2600 0.05 2.5 4400 0.2 1200 0.24 12 1300 0.4 2600 0.05 3 3600 0.2 1200 0.2 15 1000 0.4 2600 0.05 4 3000 0.2 1200 0.17 20 700 0.5 2600 0.05 5 2700 0.3 2000 0.06 22 550 0.65 2600 0.05 材料厚度 切割速度割缝宽度 激光功率 材料厚度 切割速度 割缝宽度 激光功率 切割载流气体 所需的压力 材料厚度 切割速度 割缝宽度 激光功率切割载流气体所 详细说明 氧燃气切割是一个用氧/燃气火焰燃烧的过程。第一步，钢板的温度必须升 至燃点。然后，氧流在狭长区域氧化金属，燃烧时所产生的溶渣被切割氧流吹除从而形成割缝。氧燃气切割可用于碳素钢及低合金钢，厚度可达到几个分米。其切割 质量取决于材料表面情况，切割速度及材料厚度。 特性： 材料厚度：3 mm 至 2800 mm 典型厚度：10 mm 至 300 mm 总结： +切割质量中等 +切割面光滑，垂直 +以金属学角度来看其氧化表面好 -在热影响区碳化及硬化 -高热输入 -材料范围有限 -低切割速度 供应激光切割技术 详细说明 激光切割是用激光二极管产生的一种很强的聚集的激光束来进行切割的过程。这种高能量的激光束加热材料表面且快速熔化材料产生一很细的与使用的激光的直径一样大小的孔 在切割过程中，用一辅助气体，通常是氧气来吹除割缝中熔渣。在使用氧气时材料也产生一额外的高热量。 总结来说，激光切割的切割质量及速度是其他切 割技术所无法媲美的。 过 程 ： 激光幅射 -连贯性 -单频性 -高能量 激光可聚焦到 -AElig; 50 mm 到 AElig; 0.2 mm 功率密度非常高 激光烧熔材料，额外的气体束吹掉熔渣。特性： 板材厚度：0.1mm 至 50mm 典型厚度：0.5mm 至 20mm 总结： +切割质量中至高等 +垂直切面平滑到粗糙 +从金属学角度来看其氧化表面好，从金属特性 角度来看高压惰性气体切割后的表面粗糙 +低输入热量 +低至高切割速度 -材料在小范围的热影响区变硬 -灰尘、紫外线及红外线辐射 供应等离子切割技术 详细说明 等离子通常描述为物质的第四种状态。我们一般说的是三种状态，即固态、液态及气态。最常见的物质，H2O， 它的三种状态是冰、水及蒸汽。这三种状态的不同就在于它们所含 能量的多少。如果我们加能量给冰，就形成水，即液态。如果加更多的能量，就形成了蒸汽。如果给气体加足够的能量，就会发现其物理属性发生巨大的变化。一种高离子化的，由离子、电子及中子组成的热气体 — 等离子形成。 许多电流流过金属的规律也可用于等离子弧上。比如，当等离子弧的横截面受阻，其电阻，及温度增加，但电流保持不变。等离子弧的这种高温度及它的动能就应用于等离子切割当中。 供应 MetalMaster 等离子数控切割机 详细说明 MetalMaster 是种高速、精密等离子数控切割机。采用一体式模块化结构， 使安装迅速、方便。可以加配抽烟工作台，以达到环保要求。 双向纵向驱动及机器导向精确保证切割的准确性及精密性。 工作台分成了好几个部分，使得即使是用一个小的风扇/过滤器，其抽 烟效果都特别好 工作宽度可达 1950mm 最大工作长度可达 6000mm 速度可达 12m/min 集中工作台（最大切割厚度 20mm） 特别适合于所有精度等离子切割过程MetalMaster 配置了： 弧压控制高度装置 等离子切割初始定位及弧压自动调高机械式气动压紧割炬吊架 实用可靠，适用于等离子切割升降行程 80mm 气动压紧自动高度调节 供应 LaserMat 激光切割机 详细说明 LaserMat 是一种高效率激光 切割机，其工作区域大，工具的选择多样化，切割质量最优。考虑到高效及激光切割质量，这种机器是最佳选择。目前此产品是大型激光生产机器中速度最快的一种。 此机器能生产出高精确度的零件。它的高效率归功于它的很多特性： 切割过程最优程序定位准确度高 定位速度高达 0.5G 中间操作台 切割割炬保护装置专利磁性吊架 4 到 8 个数控轴，精度为 0.001mm 激光束长度补偿 符合激光安全等级 1 激光束源与机器一起沿着纵向方向行走。在横向方向，一个移动的镜子将激光束反射到割炬的聚焦镜上。这就提供了连续的激光通道，保证了大面积的切割工作台。 在割炬上安装了彩色摄像机，便于操作人员在操作台上的彩色显示器 上轻松观察。 供应 Cortina DP 数控切割机 详细说明 Cortina DP 是一种精密的中型数控切割机，该机型是高切割精度和生产效率的完美结合，可适用于火焰和等离子切割。 工作宽度可达 4200mm 割质量优良等离子切割 速度可达 24m/min 仔细调整系统零件后切 适用于火焰，干式或水下 双边纵向驱动，专利桥式设 计保证了高速下的高精度工作和优良的切割质 量，尤其是对于小半径及锐角转角。适合于所有干式等离子系统尤其是高精度等离子切割。 Cortina DP 可以配置 S 型直线三割炬用于直线 V、X、Y、K 型坡口切割角度调整 0°-45° 板条宽度 50-130mm 可选择机械或电容自动调高系统 供应 ComCut 数控切割机 详细说明 ComCut 是一种可应用火焰及等离子切割的数控切割机，最适合于生产量小的工厂。优质的德国开发的技术，其价格却是您 所不能 想象的低。 其实用经济。 操作简单，结构可靠使可配置六个切割割炬， 根据实际的切割要求，以及选项如外部编程等， 其切割的标准形状范围广。 整机的安装快速、简 单，操作也简单，这样一来，机器生产零件也快速、准确及经济。 度的高质量的线mm 完全自动切割 驱动速度可达 12m/min 适用于火焰、干式或水下等离子切割 用于金属表面的选择项等离子划线mm 宽 激光切割技术打破传统进入服饰、皮革市场 激光应用于材料加工
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