激光切割的工艺及成本

人们对光线聚焦会在很长一段时间内产生巨大能量的认识，从我国古代的冰为火，到阿基米德的凹面镜燃烧船驱动，都不是利用这个特点的，今天介绍的激光切割也是一样的。

激光切割几乎是世界上广泛流传的切割工艺，可以切割大部分的金属和非金属材料，无论你是在汽车行业、工程机械、家电行业等应用中都可以随处看到它。具有精密制造、柔性切削、异形加工、一次性成型、速度快、效率高等优点，可解决许多传统方法无法解决的问题。

激光切割原理

激光切割是利用激光发生器发出的激光束，经过透镜聚焦聚焦成一个微小的高能光斑，该光斑聚焦在材料适当的位置，激光能量被材料吸收，迅速蒸发、熔化、烧蚀，或达到燃点，并配合高压辅助气体(二氧化碳、氧气、氮气等)将冶炼过程中的炉渣吹走。激光头由由程序控制的伺服电机驱动，切割头跟随在材料上的光束按照预定的路线运动，从而切割各种形状的工件。

激光切割的分类

——激光分类

光有红、橙、黄、绿，可被物体吸收或反射。激光器也是光的，根据波长的不同具有不同的特性。激光发生器的增益介质(即将电能转化为激光的介质)决定了激光的波长、输出功率和应用范围。激光器的增益介质可分为气体、液体和固体。

1. 代表气体是CO2气体激光器;

2. 代表性固体激光器有光纤激光器、YAG激光器、红宝石激光器、半导体激光器等;

3.液体激光器是利用一些液体(通常是有机溶剂，如染料)作为激光产生、发射激光的工作介质。

不同的切割对象材料可以吸收不同的激光波长，需要适合的激光发生器。目前，在汽车工业中应用最广泛的是光纤激光发生器。

—激光切割方法的分类

主要分为熔融切割、氧化切割、汽化切割、导向断裂切割等。下表是常用切割方法的分类，其中熔融切割和氧化切割尤为常见。下面将重点介绍这两种切割方法。对于其他两种切割方法，有兴趣的学生可以自行学习。

激光核聚变切割

激光熔化切割时，通过激光加热将金属材料熔化，然后用光束将非氧化性气体(Ar、He、N等)吹入同轴喷嘴，依靠气体的强大压力排出液态金属，形成切口。激光熔化切割不需要金属的完全汽化，只需要汽化切割能量的1/10。

1)激光束用高纯惰性切割气体推动熔融材料离开狭缝，气体本身不参与切割。

2)切割速度随激光功率的增加而增大，随板厚和材料熔化温度的增加几乎呈反比减小。在激光功率一定的情况下，狭缝处的空气压力和材料的导热系数是限制因素。

激光氧化切割

激光氧化切割原理与氧乙炔切割相似。它是用激光作为预热热源，用氧气等活性气体作为切割气体。一方面，喷射出的气体与切割金属发生作用，产生氧化反应，释放大量的氧化热;另一方面，熔化的氧化物和熔体被吹出反应区，在金属上形成缺口。由于切割过程中的氧化反应产生了大量的热量，所以激光氧切割所需的能量只有熔化切割的1/2，而且切割速度远远大于激光汽化切割和熔化切割。氧化切割过程中有两种热源:激光束辐照能和化学反应产生的热能。据估计，在切割碳钢时，氧化反应产生的热量占切割所需能量的60%。

在氧化切割过程中，如果氧化燃烧的速度高于激光束运动的速度，狭缝就会变宽而粗糙，反之，如果运动的速度较慢，狭缝就会变窄而光滑。

摘要:切割方法的选择，需要考虑自己的特点和板材的材质，有时也要考虑切割的形状。

激光汽化切割比熔化切割需要更多的热量，适合切割极薄的金属材料和非金属材料。

激光氧化切割借助氧气和金属反应热使速度更快，狭缝质量相对较差，适合厚板切割。

激光熔化切割由于使用了保护气体，防止渣溅，割缝平整，切割质量好，是汽车钣金行业中应用最广泛的。

此外，熔融切割和气化切割可以获得无氧化缝，这对于有特殊要求的切割具有重要意义。

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