激光切割工艺
发表于 2009-10-26 20:50 | 只看该作者发表的帖子
1#
本文章共4286字，分3页，当前第1页，快速翻页：123
激光切割工艺
激光切割的工艺参数
（1）光束横模
① 基模又称为高斯模，是切割最理想的模式，主要出现在功率小于1kW的激光器。
② 低阶模与基模比较接近，主要出现在1～2kW的中功率激光器。
③ 多模是高阶模的混合，出现在功率大于3kW的激光器。
切割速度与横模及板厚的关系见图1。由图可以看出，300W的单模激光和500W的多模有同等的切割能力。但是，多模的聚焦性差，切割能力低，单模激光的切割能力优于多模。常用材料的单模激光切割工艺参数见表1，多模激光切割工艺参数见表2。
表1 常用材料的单模激光切割工艺参数
材料
厚度/mm
辅助气体
切割速度/cmmin-1
切缝宽度/mm
功率/W
低碳钢
3.0
O2
60
0.2
250
不锈钢
1.0
O2
150
0.1
40.0
O2
50
3.5
钛合金
10.0
O2
280
1.5
有机透明玻璃10.0
N2
80
0.7
氧化铝
1.0
O2
300
0.1
聚酯地毯
N2
260
0.5
棉织品（多层）15.0
N2
90
0.5
纸板
0.5
N2
300
0.4
波纹纸板
8.0
N2
300
0.4
石英玻璃
1.9
60
0.2
聚丙烯
5.5
N2
70
0.5
聚苯乙烯
3.2
N2
420
0.4
硬质聚氯乙烯7.0
N2
120
0.5
纤维增强塑料3.0
N2
0.3
木材（胶合板）18.0
N2
20
0.7
低碳钢
1.0
N2
450
-
500
3.0
N2
150
6.0
N2
50
1.2
O2
0.15 2.0
O2 400 0.15 3.0
O2 250 0.2 不锈钢1.0
O2 300 -
3.0
O2 120 胶合板18.0 N2
表2 常用材料的多模激光切割工艺参数材料
板厚/mm
切割速度/cmmin-1
切缝宽度/mm
功率/kW
铝
12
230
1
15
碳钢
6
230
1
15
304不锈钢
4.6
130
2
硼/环氧复合材料8
165
1
15
纤维/环氧复合材料12
460
0.6
20
胶合板
25.4
150
1.5
8
有机玻璃
25.4
150
1.5
8
9.4
150
1
20
混凝土
38
5
6
8
（2）激光功率
激光切割所需要的激光功率主要取决于切割类型以及被切割材料的性质。汽化切割所需要的激光功率最大，熔化切割次之，氧气切割最小。激光功率对切割厚度、切割速度和切口宽度等有很大影响。一般激光功率增大，所能切割材料的厚度也增加，切割速度加快，切口宽度也有所加大。
激光功率与板厚和切割速度的关系见图2。激光功率对切口宽度的影响见图3。
（3）焦点位置（离焦量）
离焦量对切口宽度和切割深度影响较大。离焦量对切口宽度的影响见图4。一般选择焦点位于材料表面下方的约1/3板厚处，切割深度最大，切口宽度最小。采用激光功率为2.3kW、切割不同厚度钢板时，离焦量对切割质量的影响见图5。
（4）焦点深度
切割较厚钢板时，应采用焦点深度大的光束，以获得垂直度较好的切割面。但焦点深度大，光斑直径也增大，功率密度随之减小，使切割速度降低。若要保持一定的切割速度，则需要增大激光的功率；切割薄板宜采用较小的焦点深度，这样光斑直径小，功率密度高，切割速度加快。
（5）切割速度
切割速度直接影响切口宽度和切口表面粗糙度。不同材料的板厚，不同的切割气体压力，切割速度有一个最佳值，这个最佳值约为最大切割速度的80％。
切割速度与材料板厚的关系见图6，图中的上、下曲线分别表示能够切透材料的最大和最小切割速度。切割速度对切口宽度的影响见图7。切割速度对切口表面粗糙度的影响见图8。
（6）辅助气体的种类和压力
切割低碳钢较多采用O2作辅助气体，以利用铁-氧燃烧反应热促进切割过程，而且切割速度快，切口质量好，可以获得无挂渣的切口。切割不锈钢时，常使用O2 N2混合气体或双层气流。单用O2在切口底边会发生挂渣。
氧气纯度对切割速度有一定的影响，研究表明，氧气纯度降低2%，切割速度就会降低
本文章更多内容：1 - 2 - 3 - 下一页>>
本文章共4286字，分3页，当前第2页，快速翻页：123
50%。氧气纯度对切割速度的影响见图9。
气体压力增大，动量增加，排渣能力增强，因此可以使无挂渣的切割速度增加。但压力过大，切割面反而会粗糙。激光氧气切割时，氧气压力对切割速度的影响见图10。
从图10中可以看出，当板厚一定时，存在一个最佳氧气压力，使切割速度最大；当激光功率一定时，切割氧气压力的最佳值，随板厚的增加而减小。
激光切割时，还需要根据被切割材料选用辅助气体。表3列出激光切割用主要辅助气体的适用材料。
表3 激光切割用主要辅助气体的适用材料
辅助气体
适用材料
备注
空气
铝
切割厚度1.5mm以下，能获得良好的切割效果
塑料、木材、合成材料、玻璃、石英
-
氧化铝陶瓷
所有气体均适用，空气成本最低
氧气（O2）
碳素钢
切割速度高、质量好、切割面上有氧化物
不锈钢
切割速度高，切割面上有较厚的氧化层。切割边用于焊接时需要进行机加工铜
用于切割厚度3mm以下时，能获得良好的切割面
氮气（N2）
不锈钢
切割速度低，但切割边的抗腐蚀能力不降低
铝
用于切割厚度3mm以下时，切口整洁，切割面无氧化物
镍合金
-
氩气（Ar）
钛
也可用于其他材料的切割
此文档下载后即可编辑 第一章激光切割方法 1.1 激光熔化切割 在激光熔化切割中，工件被局部熔化后借助气流把熔化的材料喷射出去。因为材料的转移只发生在其液态情况下，所以该过程被称作激光熔化切割。 激光光束配上高纯惰性切割气体促使熔化的材料离开割缝，而气体本身不参于切割。 ——激光熔化切割可以得到比气化切割更高的切割速度。气化所需的能量通常高于把材料熔化所需的能量。在激光熔化切割中，激光光束只被部分吸收。 ——最大切割速度随着激光功率的增加而增加，随着板材厚度的增加和材料熔化温度的增加而几乎反比例地减小。在激光功率一定的情况下，限制因数就是割缝处的气压和材料的热传导率。 ——激光熔化切割对于铁制材料和钛金属可以得到无氧化切口。 ——产生熔化但不到气化的激光功率密度，对于钢材料来说，在104W/cm2～105 W/cm2之间。 1.2 激光火焰切割 激光火焰切割与激光熔化切割的不同之处在于使用氧气作为切割气体。借助于氧气和加热后的金属之间的相互作用，产生化学反应使材料进一步加热。由于此效应，对于相同厚度的结构钢，采用该方法可得到的切割速率比熔化切割要高。
另一方面，该方法和熔化切割相比可能切口质量更差。实际上它会生成更宽的割缝、明显的粗糙度、增加的热影响区和更差的边缘质量。 ——激光火焰切割在加工精密模型和尖角时是不好的（有烧掉尖角的危险）。可以使用脉冲模式的激光来限制热影响。 ——所用的激光功率决定切割速度。在激光功率一定的情况下，限制因数就是氧气的供应和材料的热传导率。 1.3 激光气化切割 在激光气化切割过程中，材料在割缝处发生气化，此情况下需要非常高的激光功率。 为了防止材料蒸气冷凝到割缝壁上，材料的厚度一定不要大大超过激光光束的直径。该加工因而只适合于应用在必须避免有熔化材料排除的情况下。该加工实际上只用于铁基合金很小的使用领域。 该加工不能用于，象木材和某些陶瓷等，那些没有熔化状态因而不太可能让材料蒸气再凝结的材料。另外，这些材料通常要达到更厚的切口。 ——在激光气化切割中，最优光束聚焦取决于材料厚度和光束质量。 ——激光功率和气化热对最优焦点位置只有一定的影响。 ——在板材厚度一定的情况下，最大切割速度反比于材料的气化温度。 ——所需的激光功率密度要大于108W/cm2，并且取决于材料、切割深度和光束焦点位置。 ——在板材厚度一定的情况下，假设有足够的激光功率，最大切割速度受到气体射流速度的限制。 第二章加工过程
激光切割加工工艺与传统加工工艺的区别 随着钣金加工工艺的飞速发展，加工工艺也是日新月异，给钣金加工带来了许多革命性的理念。作为传统的钣金切割设备，主要有： 1、数控剪床 2、冲床 3、火焰切割 4、等离子切割 5、高压水切割 这些设备在市场上占有相当大的市场份额，一则他们熟为人知，二则价格便宜，虽然他们相对于激光切割等现代工艺来说劣势非常 明显，但他们也各自有自己独特的优势。 数控剪床由于其主要是直线裁剪，虽然能一刀剪长达4米的板材，但它只能用在只需要直线切割的钣金加工上。一般用在板材开平后 裁剪等仅仅需要直线切割的行业中。 冲床在曲线加工上有了更多的灵活性，一台冲床中可以有一套或多套方、圆或其他特殊要求的冲头，可以一次加工出一些特定的钣 金工件，最常见的就是机箱机柜行业，他们要求的加工工艺主要是 直线、方孔、圆孔之类的切割，图案相对简单固定。他们主要面对 的是2mm以下的碳钢板，幅面一般在2.5m×1.25m。厚度在1.5mm 以上的不锈钢由于材质粘度太大比较费模具，一般是不使用冲床的。其优点是对简单图形和薄板加工速度快，缺点是冲厚钢板时能力有限，即使能冲也是工件表面有塌陷，费模具，模具开发周期长，费 用高，柔性化程度不够高。国外超过2mm以上的钢板切割加工一般 都使用更现代的激光切割，而不使用冲床，一则厚钢板冲剪时表面 质量不高，二则冲厚钢板需要更大吨位的冲床，浪费资源，三则冲 厚钢板时噪音太大，不利于环保。
火焰切割作为最初的传统的切割方式由于其投资低，过去对加工质量要求不高，要求太高时再加一道机加工的工序可以解决，市场保有量非常大。现在它主要用来切割超过40mm的厚钢板。它的缺点是切割时热变形太大，割缝太宽，浪费材料，再者加工速度太慢，只适合粗加工。 等离子切割和精细等离子切割跟火焰切割类似，热影响区太大，精度却比火焰切割大许多，速度也有数量级的飞跃，成为了中板加工的主力军。国内顶级的数控精细等离子切割机的实际切割精度的上线已经达到了激光切割的下限，在切割22mm碳钢板时达到了2米多每分钟的速度，且切割端面光滑平整，斜度最好的可控制在1.5度之内，缺点是在切割薄钢板时热变形太大，斜度也较大，在精度要求高时无能为力，消耗品较为昂贵。 高压水切割是利用高速水射流中掺杂金刚砂实行对钣金的切割，它对材质几乎没有限制，切割的厚度也几乎可达100mm以上，对陶瓷、玻璃等用热切割时容易爆裂的材质也可以切割，铜、铝等对激光高反射材料水刀是可以切割的，而激光切割却有较大的障碍。水切割的缺点是加工速度太慢，太脏，不环保，消耗品也较高。 激光切割是钣金加工的一次工艺革命，是钣金加工中的“加工中心”。激光切割柔性化程度高，切割速度快，生产效率高，产品生产周期短，为客户赢得了广泛的市场。激光切割无切削力，加工无变形;无刀具磨损，材料适应性好;不管是简单还是复杂零件，都可以用激光一次精密快速成形切割;其切缝窄，切割质量好、自动化程度高，操作简便，劳动强度低，没有污染;可实现切割自动排样、套料，提高了材料利用率，生产成本低，经济效益好。该技术的有效生命期长，目前在国外超构2毫米的板材大都采用激光切割，许多国外的专家一致认为今后30-40年是激光加工技术发展的黄金时期(是钣金加工发展的方向)。 切割精度是判断数控激光切割机质量好坏的第一要素。影响数控激光切割机的切割精度的四大因素： 1.激光发生器的激光凝聚的大小。聚集之后如果光斑非常小，则切割精度非常高，要是切割之后的缝隙也非常小。则说明激光切割
我国激光切割技术的发展现状 激光切割是激光加工行业中最量要的一项应用技术,由于具有诸多特点,已 广泛地应用于汽车、机车车辆制造、航空、化工、轻工、电器与电子、石油和冶金等工业部门。近年来,激光切割技术发展很快,国际上每年都以20%~30%的速度增长。 我国自1985年以来,更以每年25 %以上的速度增长。由于我国激光工业基础较差,激光加工技术的应用尚不普遍,激光加工整体水平与先进国家相比仍有较大差距,相信随着激光加工技术的不断进步,这些障碍和不足会得到解决。激光切割技术必将成为21 世纪不可缺少的重要的钣金加工手段。激光切割加工广阔的应用市场,加上现代科学技术的迅猛发展,使得国内外科技工作者对激光切割加工技术进行不断探入的研究,推动着激光切割技术不断地向前发展。 (1伴随着激光器向大功率发展以及采用高性能的CNC及伺服系统,使用高功率的激光切割可获得高的加工速度,同时减小热影响区和热畸变;所能够切割的材料板厚也格进一步地提高,高功率激光可以通过使用Q 开关或加载脉冲波,从而使低功率激光器产生出高功率激光。 (2根据激光切割工艺参数的影响情况,改进加工工艺,如:增加辅助气体对切割熔渣的吹力;加入造渣剂提高熔体的流动性;增加辅助能源,并改善能量之间的耦合;以及改用吸收率更高的激光切割。 (3激光切割将向高度自动化、智能化方向发展。将CAD/CAPP/CAM以及人工智能运用于激光切割,研制出高度自动化的多功能激光加工系统。 (4根据加工速度自适应地控制激光功率和激光模式或建立工艺数据库和专家自适应控制系统使得激光切割整机性能普遍提高。以数据库为系统核心,面向通用化CAPP开发工具,对激光切割工艺设计所涉及的各类数据进行分析,建立相适应的数据库结构。
FIBERBLADE Cutting System 光纤激光切割机 一、Messer激光切割系统介绍 1、机器原理 梅塞尔公司在工业用激光切割机的开发和制造领域已有近40年的经验. 其激光技术得到 了世界范围的认可, 并在许多不同领域得到应用. 划时代的技术发展, 如专利激光切割头, 表明了梅塞尔公司的技术能力. 在此领域为激光加工建立的新标准将为客户带来巨大的利益. 产品系列包括: 2维激光切割系统 3维激光切割系统
激光焊接系统 自动化设备 装料及卸料系统 通过与世界领先的激光器厂商的常年合作, 保证机器与激光的最佳组合. 其大激光功率及用户友好式的CNC数控系统适应高速切割及广泛的生产制造领域. Fiberblade具备良好的动态性能, 在宽广范围内可实现切割与零件重量无关的高精度无挂渣的成品零件. 机器配合编程软件及相应自动套料程序, 可实现快速高效的零件编程, 扩展机器应用. 应用激光束作为工具, 切割速度快, 成品部件割缝窄, 精度高. 可无困难地实现复杂轮廓的切割. 切口边缘光洁、无毛刺, 绝大多数场合下无需后续处理. Fiberblade主要应用领域为金属加工, 特别是碳钢、不锈钢和铝材. 该系统既可应用氧气切割, 也可采用保护气体实现高压切割. 经测试其可切割性后, 该系统可切割金属合金、塑料以及非金属材料机器设计理念除了实现最佳切割结果外, 同样关注环境保护问题. 采用抽烟除尘装置可满足最严格的排放标准. 机器可满足现有安全规程, 满足相关CE标准. 2、功能描述
Fiberblade激光切割机,是一个集最新动力工程，电脑数控和光纤激光器技术的全新技术 发展水平的设计它是市面上最先进的紧凑型中规格工业级光纤激光切割系统；无需激光器 维护的低维修费系统，高效率、低功耗。 机器工作台采用交换式工作台系统，减少上料时间. 该系统交替使用两块台面. 切割一块台面上的板材, 同时另一块台面位于工作区域外. 操作员可取下成品部件并换上新板, 机器同时进行切割. 另一台面上的工件完成后, 由工作区域换出, 新板就位. 板材置于工作台支架上并确定位置后, 切割头随垂直定位轴下降. 传感控制器保证切割头维持正确定位, 可避免板材变形引起的问题. 激光束通过光纤传输到切割头上, 然后由透镜聚焦. 切割头沿工件轮廓移动, 但不与工件接触, 激光束和切割气体通过割嘴聚集到工件上. 横向运动通过溜板滑动定位实现. 纵向运动由车架自行移动实现. 两套同步驱动伺服电机确保设备的高精度, 轴向运动的高加速度, 可变激光功率控制, 可切割如窄条, 尖角等的复杂图形部件. 通过CNC数控系统可自动设定切割参数如气体种类, 气体压力, 激光参数. CNC数控系统内的切割数据及图形数据的分离, 可实现快速变化的工作要求, 并增加机器功能的灵活性, 适用范围更广. 由随动式直接抽风系统, 把切割过程中产生的尘粒抽出, 并经过烟尘过滤后, 达到安全及环境规范的排放要求. 二、标准配置介绍 1、机器构造
第一章 激光切割方法 1.1 激光熔化切割 在激光熔化切割中，工件被局部熔化后借助气流把熔化的材料喷射出去。因为材料的转移只发生在其液态情况下，所以该过程被称作激光熔化切割。 激光光束配上高纯惰性切割气体促使熔化的材料离开割缝，而气体本身不参于切割。 ——激光熔化切割可以得到比气化切割更高的切割速度。气化所需的能量通常高于把材料熔化所需的能量。在激光熔化切割中，激光光束只被部分吸收。 ——最大切割速度随着激光功率的增加而增加，随着板材厚度的增加和材料熔化温度的增加而几乎反比例地减小。在激光功率一定的情况下，限制因数就是割缝处的气压和材料的热传导率。 ——激光熔化切割对于铁制材料和钛金属可以得到无氧化切口。 ——产生熔化但不到气化的激光功率密度，对于钢材料来说，在104W/cm2～105 W/cm2之间。 1.2 激光火焰切割 激光火焰切割与激光熔化切割的不同之处在于使用氧气作为切割气体。借助于氧气和加热后的金属之间的相互作用，产生化学反应使材料进一步加热。由于此效应，对于相同厚度的结构钢，采用该方法可得到的切割速率比熔化切割要高。 另一方面，该方法和熔化切割相比可能切口质量更差。实际上它会生成更宽的割缝、明显的粗糙度、增加的热影响区和更差的边缘质量。 ——激光火焰切割在加工精密模型和尖角时是不好的（有烧掉尖角的危险）。可以使用脉冲模式的激光来限制热影响。 ——所用的激光功率决定切割速度。在激光功率一定的情况下，限制因数就是氧气的供应和材料的热传导率。 1.3 激光气化切割 在激光气化切割过程中，材料在割缝处发生气化，此情况下需要非常高的激光功率。 为了防止材料蒸气冷凝到割缝壁上，材料的厚度一定不要大大超过激光光束的直径。该加工因而只适合于应用在必须避免有熔化材料排除的情况下。该加工实际上只用于铁基合金很小的使用领域。 该加工不能用于，象木材和某些陶瓷等，那些没有熔化状态因而不太可能让材料蒸气再凝结的材料。另外，这些材料通常要达到更厚的切口。 ——在激光气化切割中，最优光束聚焦取决于材料厚度和光束质量。 ——激光功率和气化热对最优焦点位置只有一定的影响。
第一章激光切割方法 1.1 激光熔化切割 在激光熔化切割中，工件被局部熔化后借助气流把熔化的材料喷射出去。因为材料的转移只发生在其液态情况下，所以该过程被称作激光熔化切割。 激光光束配上高纯惰性切割气体促使熔化的材料离开割缝，而气体本身不参于切割。 ——激光熔化切割可以得到比气化切割更高的切割速度。气化所需的能量通常高于把材料熔化所需的能量。在激光熔化切割中，激光光束只被部分吸收。 ——最大切割速度随着激光功率的增加而增加，随着板材厚度的增加和材料熔化温度的增加而几乎反比例地减小。在激光功率一定的情况下，限制因数就是割缝处的气压和材料的热传导率。 ——激光熔化切割对于铁制材料和钛金属可以得到无氧化切口。 ——产生熔化但不到气化的激光功率密度，对于钢材料来说，在104W/cm2～105 W/cm2之间。 1.2 激光火焰切割 激光火焰切割与激光熔化切割的不同之处在于使用氧气作为切割气体。借助于氧气和加热后的金属之间的相互作用，产生化学反应使材料进一步加热。由于此效应，对于相同厚度的结构钢，采用该方法可得到的切割速率比熔化切割要高。
另一方面，该方法和熔化切割相比可能切口质量更差。实际上它会生成更宽的割缝、明显的粗糙度、增加的热影响区和更差的边缘质量。 ——激光火焰切割在加工精密模型和尖角时是不好的（有烧掉尖角的危险）。可以使用脉冲模式的激光来限制热影响。 ——所用的激光功率决定切割速度。在激光功率一定的情况下，限制因数就是氧气的供应和材料的热传导率。 1.3 激光气化切割 在激光气化切割过程中，材料在割缝处发生气化，此情况下需要非常高的激光功率。 为了防止材料蒸气冷凝到割缝壁上，材料的厚度一定不要大大超过激光光束的直径。该加工因而只适合于应用在必须避免有熔化材料排除的情况下。该加工实际上只用于铁基合金很小的使用领域。 该加工不能用于，象木材和某些陶瓷等，那些没有熔化状态因而不太可能让材料蒸气再凝结的材料。另外，这些材料通常要达到更厚的切口。 ——在激光气化切割中，最优光束聚焦取决于材料厚度和光束质量。 ——激光功率和气化热对最优焦点位置只有一定的影响。 ——在板材厚度一定的情况下，最大切割速度反比于材料的气化温度。 ——所需的激光功率密度要大于108W/cm2，并且取决于材料、切割深度和光束焦点位置。 ——在板材厚度一定的情况下，假设有足够的激光功率，最大切割速度受到气体射流速度的限制。 第二章加工过程
激光切割技术及发展 作者：张莽 学号：200803050503 （红河学院 云南红河哈尼族、彝族自治洲 661100） 摘要：激光切割技术广泛应用于金属和非金属材料的加工中，可大大减少加工时间，降低加工成本，提高工件质量。由于它具备精密制造、柔性切割、异型加工、一次成形、速度快、效率高等优点，所以在工业生产中解决了许多常规方法无法解决的难题。激光能切割大多数金属材料和非金属材料。 关键词：激光切割技术 应用 优缺点 发展现状 Laser Cutting Technology and Development Zhang Mang 200803050503 (The HongHe University of Yunnan HongHe Hani Nationality, Yi Autonomous State 661100) Abstract: Laser cutting technology is widely used in metallic and nonmetallic material processing, can greatly reduce the processing time, reduce the processing cost and improve the quality.Because it has precision manufacturing, flexible cutting, the heterogeneous type processing, once shaping, speed and higher efficiency, so in industrial production in solving many conventional method can not solve the problem. Laser can cut most metal materials and nonmetal materials . Keywords: Laser cutting technology; Application; Advantages and Disadvantages; Development situation 引言 在五、六十年代作为板材下料切割的主要方法中：对于中厚板采用氧乙炔火焰切割；对于薄板采用剪床下料，成形复杂零件大批量的采用冲压，单件的采用振动剪。七十年代后，为了改善和提高火焰切割的切口质量，又推广了氧乙烷精密火焰切割和等离子切割。为了减少大型冲压模具的制造周期，又发展了数控步冲与电加工技术。各种切割下料方法都有其有缺点，在工业生产中有一定的适用范围。从二十世纪七十年代以来随着CO 2激光器及数控技术的不断完善和发展，目前已成为工业上板材切割的一种先进的加工方法。 1 激光切割的原理 在激光束能量作用下（氧助切割机制下，还要加上喷氧气与到达燃点的金属发生放热反应放出的热量），材料表面被迅速加热到几千乃至上万度（℃）而熔化或气化，随着气化物逸出和熔融物体被辅助高压气体（氧气或氮气等惰性气体）吹走，切缝便产生了[1]。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。与计算机控制的自动设备结合,激光束具有无限的仿形切割能力,切割轨迹修改方便通过预先在计算机内设计, 进行众多复杂零件整张板排料,可实现多零件同时切割, 节省材料[2]。
激光切割工艺切割工艺与下述因素关系紧密： 激光模式 激光功率 焦点位置 喷嘴高度 喷嘴直径 辅助气体 辅助气体纯度 辅助气体流量 辅助气体压力 切割速度 板材材质 板材表面质量（如生锈、异物等） 与切割相关的各工艺参数如下图所示。 图 1 切割工艺参数
一激光模式 激光器的模式对切割影响很大，切割时要求到达钢板表面的模式较好。这与激光器本身的模式和外光路镜片的质量有直接的关系。 激光束横截面上光强的分布情况称为激光横模。一般笼统地把横模当作激光模式。用符号TEMmn表示各种横向模式。TEM表示横向电磁波，m、n均为正整数，分别表示在x轴和y 轴方向上光强为零的那些点的序数，称为模式序数。下图示出了几种不同的激光束横模的光斑。TEM00模又称基模，其光斑中任何一点光强都不为零。若光斑在x方向上有一点光强为零，称为TEM10模；在y方向上有一点光强为零，称为TEM01模。以此类推，模式序数m和n越大，光斑中光强为零的点的数目越多。有不同横向模式的激光束称为多模。 图2模式光斑 上图中，TEM00模，称为基模。TEM*01模，是单环模，也叫准基模。为了与TEM01区分，特地加上星号*。TEM01模与TEM10模其实可视为相同的模式，因为X、Y轴原本就是人为划分的。下面示出的是几种模式的立体图。 图 3 TEM00模式立体图
图 4 TEM20模式立体图 图 5 TEM23模式立体图 图 6 多模 二 焦点位置 焦点位置是一个关键参数，应正确调节焦点位置。 1. 焦点位置与切割面的关系
2. 焦点位置对切割断面的影响 3. 焦点寻找 1）焦点调试方法： 基本思路：使用美纹胶在喷嘴口通过调节焦点距离分别打光，然后查看所击穿的孔的大小，孔最小的那个位置值则为焦点。 找出焦点以后再根据切割工艺寻找最佳焦点进行切割。 三 喷嘴 喷嘴形状、喷嘴孔径、喷嘴高度（喷嘴出口与工件表面之间的距离）等，均会影响切割的效果。
一、激光切割机原理 激光切割机是利用经聚焦的高功率密度激光束照射工件，使被照射的材料迅速熔化、汽化、烧蚀或达到燃点，同时借助与光束同轴的高速气流吹除熔融物质，从而实现将工件割开。激光切割属于热切割方法之一。激光切割机的原理见下图。 二、激光切割的发展现状 1994年湖南大学激光研究所研制成功国内第一台析架式折叠准封离型切割与焊接激光器，并获得国家发明专利。每台设备的售价只有国外产品的1/2. 2003年3月，中科院长春光机与物理研究所研制的“数控激光管材加工设备”，改变了我国石油行业依赖进口设备加工管材的局面。这标志着我国制造先进装备的能力已达到国际先进水平。 济南铸锻所数控机械公司开发制造出国产第一台LC2-18*30型交换式双工作台双边驱动数控精密激光切割机。在设计上突破了两项关键技术，一是解决了轴双边驱动时两个电极的同步问题，二是解决了升降工作台8个气缸的同步问题。 2004年9月，华工科技成功推出第一台国产化高性能激光切割机。 日本目前已拥有CO2激光加工机2万台，约占全球激光加工机总量的1/3，其中80%为激光切割机设备。日本自1995年以来，年生产激光加工机已超过500台左右，其中YAG 激光切割机100多台。全球的高功率数控激光切割成套设备累计拥有量达35000台（套）左右，而我国目前高功率数控激光切割成套设备的拥有量为1500台左右。国产数控激光切割机的主要特点是：价格较低，约是进口价格的1/3，激光器功率较低，一般为1.5KW以下。与国外机相比表现为切缝宽，表面质量、机械精度、整机的稳定性、柔性较差，但具有价格方面的优势。 2007年国内大型激光切割设备的销售额达到15亿元，在中低端产品方面基本占领国内市场，并有部分产品出口。但与美国、欧盟、日本等发达国家相比，我国的激光切割设备仍然停留在低端产品阶段，而且高功率激光器、激光专用控制系统、激光光束传输控制、激光切割专有技术等绝大部分核心技术还依赖进口。目前，国际上德国通快TRUMPF公司、瑞士百超BYSTRONIC和意大利PRIMA等国际知名公司已经开发出大功率、大幅面、高速、飞行光路、多维立体、数控自动的激光切割机。在高端激光切割系统领域，我国与国际先进水平存在较大差距，产品基本依赖进口，每年不得不花费数十亿元从国外引进相关技术与设备。如船舶制造业中厚钢板的激光切割设备、三维立体激光切割设备、有色金属激光切割设备等，引进价格昂贵、订货周期长、售后服务无法及时保证，严重制约了我围困民经济的发
第一章激光切割方法 激光熔化切割 在激光熔化切割中，工件被局部熔化后借助气流把熔化的材料喷射出去。因为材料的转移只发生在其液态情况下，所以该过程被称作激光熔化切割。 激光光束配上高纯惰性切割气体促使熔化的材料离开割缝，而气体本身不参于切割。 ——激光熔化切割可以得到比气化切割更高的切割速度。气化所需的能量通常高于把材料熔化所需的能量。在激光熔化切割中，激光光束只被部分吸收。 ——最大切割速度随着激光功率的增加而增加，随着板材厚度的增加和材料熔化温度的增加而几乎反比例地减小。在激光功率一定的情况下，限制因数就是割缝处的气压和材料的热传导率。 ——激光熔化切割对于铁制材料和钛金属可以得到无氧化切口。
——产生熔化但不到气化的激光功率密度，对于钢材料来说，在104W/cm2～105 W/cm2之间。 激光火焰切割 激光火焰切割与激光熔化切割的不同之处在于使用氧气作为切割气体。借助于氧气和加热后的金属之间的相互作用，产生化学反应使材料进一步加热。由于此效应，对于相同厚度的结构钢，采用该方法可得到的切割速率比熔化切割要高。 另一方面，该方法和熔化切割相比可能切口质量更差。实际上它会生成更宽的割缝、明显的粗糙度、增加的热影响区和更差的边缘质量。 ——激光火焰切割在加工精密模型和尖角时是不好的（有烧掉尖角的危险）。可以使用脉冲模式的激光来限制热影响。 ——所用的激光功率决定切割速度。在激光功率一定的情况下，限制因数就是氧气的供应和材料的热传导率。 激光气化切割 在激光气化切割过程中，材料在割缝处发生气化，此情况下需要
非常高的激光功率。 为了防止材料蒸气冷凝到割缝壁上，材料的厚度一定不要大大超过激光光束的直径。该加工因而只适合于应用在必须避免有熔化材料排除的情况下。该加工实际上只用于铁基合金很小的使用领域。 该加工不能用于，象木材和某些陶瓷等，那些没有熔化状态因而不太可能让材料蒸气再凝结的材料。另外，这些材料通常要达到更厚的切口。 ——在激光气化切割中，最优光束聚焦取决于材料厚度和光束质量。 ——激光功率和气化热对最优焦点位置只有一定的影响。 ——在板材厚度一定的情况下，最大切割速度反比于材料的气化温度。 ——所需的激光功率密度要大于108W/cm2，并且取决于材料、切割深度和光束焦点位置。 ——在板材厚度一定的情况下，假设有足够的激光功率，最大切割速度受到气体射流速度的限制。
激光切割机简单操作流程 开机：（先打开气瓶气阀） 打开空气开关,急停，钥匙开关（看水箱温度有无报警显示）1.打开电脑，等电脑完全启动后打开启动（注意：电脑与启动不能同时打开） 2：按启动按钮看显示屏显示P→按选项到ON→确定（等待90秒） 3：再依次打开电机，使能，跟随，激光，红光，各按钮。 关机： 先关闭电脑，→再依次关闭电机，使能，激光，红光，按钮→按显示屏显示OFF→确定→等待出现P→再按停止按钮，关闭钥匙开关（控制水箱）→按下急停→关闭空气开关→关闭气阀。 准备加工： 导入CAD图→满屏→优化→补偿（参数中设置一般0.2在图层中补偿量可调整）→自动添加引线（在编辑里进行引线加长等设置） →定位(1:鼠标位置 2:激光头位置) →边检→模拟加工→设置工作参数(见表1切割速度, 2初始加工速度，延时3跟踪延时 4烧穿延时 5吹气(气体设定) →编辑能量（电流，频率，脉宽）→点击吹气1和吹气2看有没有气体→正式加工。 调焦点 调参数100,0.3，1 切割头移动到板材边缘位置→关闭使能按钮→拆下铜嘴，铜帽→打开激光→把刀片放在板材上手动旋转把激光头调到出最大火花的位置（调试时来回移动刀片，防止激穿）→关闭激光→旋上铜嘴铜帽→把美工刀片放在板材上切割铜嘴下看切割铜嘴到刀片的距离，如果大于或小于0.8mm的话就松掉反固，旋转切割头，顺时针旋转下降，逆时针旋转上升，旋到0.8mm即可，然后再上紧反固。 调中心 调参数100,0.3，1 把透明胶布粘贴在铜嘴下。然后跟随到切割高度，点击激光，上升，把胶布拿下来看激光打的点是否在铜嘴中心，如果不是的话则要调节三颗螺丝(顺时针拧紧靠近，松开远离) 调光斑 打开铝盒，将看光片放在半反镜和扩束镜之间，打开激光，然后调节全反镜上的上下两颗螺丝，上螺丝调节光斑的上下移动，下螺丝调节光斑的左右移动，调光斑前先松开反固，过上下左右移动将光斑调成比较圆和亮度比较均匀的光斑即可，然后拧紧反固。 无线手持盒的按钮键功能 F1 加工 F2 停止 F3上升 F4跟踪 F5定位 F6边检 F7吹气 F8暂停 F9后退 F10继续 F11激光 调跟随 手形Auto键，自动下降到跟随高度0.8mm Down键：下降到主轴最低点
https://www.doczj.com/doc/4e5627279.html,/s?__biz=MzA4OTI5MTExOA==&mid=207532446&idx=1&sn=5181e82ff cb19466596f41fc159ebeae&scene=1&from=singlemessage&isappinstalled=0#rd 激光切割设备不为人知的奥秘 2015-08-04 激光制造网LaserfairCom 一台技术先进功能强大的高功率激光切割机，称得上是庞然大物。此复杂庞然大物的奥妙之处，须细加窥探，才能得其门道。让我们一起来窥探。 1.蛙跳 蛙跳是激光切割机的空程方式。 如下图所示，切割完孔1，接着要切割孔2。切割头要从点A移动到点B。当然，移动过程中要关闭激光。从点A到点B之间的运动过程，机器“空”跑，称为空程。 早期的激光切割机的空程如下图所示，切割头要次第完成三个动作：上升（到足够安全的高度）、平动（到达点B的上方）、下降。 压缩空程时间，可提高机器的效率。如果将次第完成的三个动作，变为“同时”完成，可缩短空程时间：切割头从点A开始向点B移动时，即同时上升；接近点B时，同时下降。如下图所示。 切割头空程运动的轨迹，犹如青蛙跳跃所画出的一条弧线。
在激光切割机的发展过程中，蛙跳算得上一个突出的技术进步。蛙跳动作，只占用了从点A 到点B平动的时间，省却了上升、下降的时间。青蛙一跳，捕捉到食物；激光切割机的蛙跳，“捕捉”到的是高效率。 如果激光切割机现在还不具备蛙跳功能，恐怕就不入流了。 2.自动调焦 切割不同材料时，要求激光束的焦点落在工件截面的不同位置。如下图所示。 因此，就需要调整焦点的位置（调焦）。早期的激光切割机，一般采用手动调焦方式；当下，许多厂商的机器都实现了自动调焦。 可能有人会说，改变切割头的高度就好了，切割头升高，焦点位置就高，切割头降低，焦点位置就低。没有这么简单。 如下图所示，切割头底部为喷嘴。在切割过程中，喷嘴与工件之间的距离（喷嘴高度）约0.5～1.5mm，不妨看作是一个固定值，即喷嘴高度不变，所以不能通过升降切割头来调焦（否则无法完成切割加工）。
1. 激光切割技术简介 (2) 1.1激光切割技术概述 (2) 1.2激光切割技术的原理 (4) 1.3激光切割技术的发展历史 (5) 2.激光切割的特点 (6) 2.1激光切割的总体特点 (6) 2.2 CO2激光切割技术的特点 (7) 2.3半导体激光切割机 (8) 2.4光纤激光切割机 (8) 3. 激光切割技术的应用及发展前景 (10) 3.1激光切割技术的市场现状 (10) 3.2激光切割技术的应用 (12) 结论 (13)
材料12A文修曜 摘要 激光加工技术是一种先进制造技术，而激光切割是激光加工应用领域的一部分，激光切割是当前世界上先进的切割工艺。由于它具备精密制造、柔性切割、异型加工、一次成形、速度快、效率高等优点，所以在工业生产中解决了许多常规方法无法解决的难题。激光能切割大多数金属材料和非金属材料。 Abstract The laser processing technology is a kind of advanced manufacturing technology, and laser cutting is part of the laser processing applications, laser cutting is the current advanced cutting technology in the world.Because it has flexible cutting, stone processing, precision manufacturing, a forming, fast speed, higher efficiency, so in industrial production solved many conventional methods cannot solve the problem.Can laser cutting most of the metal materials and nonmetal materials. 关键词：激光切割的原理；激光切割的分类及特点；激光切割技术的应用 1.激光切割技术简介 1.1激光切割技术概述 激光切割是激光加工行业中最重要的一项应用技术。它占整个激光加工业的70%以上。激光切割与其他切割方法相比，最大区别是它具有高速、高精度及高适应性的特点。同时还具有割缝细、热影响区小、切割面质量好、切割时无噪声、切割过程容易实现自动化控制等优点。激光切割板材时，不需要模具，可以替代
激光切割机工艺手册两篇 篇一：激光切割机工艺手册 激光切割方法 1.1 激光熔化切割 在激光熔化切割中，工件被局部熔化后借助气流把熔化的材料喷射出去。因为材料的转移只发生在其液态情况下，所以该过程被称作激光熔化切割。 激光光束配上高纯惰性切割气体促使熔化的材料离开割缝，而气体本身不参于切割。 ——激光熔化切割可以得到比气化切割更高的切割速度。气化所需的能量通常高于把材料熔化所需的能量。在激光熔化切割中，激光光束只被部分吸收。——最大切割速度随着激光功率的增加而增加，随着板材厚度的增加和材料熔化温度的增加而几乎反比例地减小。在激光功率一定的情况下，限制因数就是割缝处的气压和材料的热传导率。 ——激光熔化切割对于铁制材料和钛金属可以得到无氧化切口。 ——产生熔化但不到气化的激光功率密度，对于钢材料来说，在104W/cm2～
105W/cm2之间。 1.2 激光火焰切割 激光火焰切割与激光熔化切割的不同之处在于使用氧气作为切割气体。借助于氧气和加热后的金属之间的相互作用，产生化学反应使材料进一步加热。由于此效应，对于相同厚度的结构钢，采用该方法可得到的切割速率比熔化切割要高。 另一方面，该方法和熔化切割相比可能切口质量更差。实际上它会生成更宽的割缝、明显的粗糙度、增加的热影响区和更差的边缘质量。 ——激光火焰切割在加工精密模型和尖角时是不好的（有烧掉尖角的危险）。可以使用脉冲模式的激光来限制热影响。 ——所用的激光功率决定切割速度。在激光功率一定的情况下，限制因数就是氧气的供应和材料的热传导率。 1.3 激光气化切割 在激光气化切割过程中，材料在割缝处发生气化，此情况下需要非常高的激光功率。 为了防止材料蒸气冷凝到割缝壁上，材料的厚度一定不要大大超过激光光束的直径。该加工因而只适合于应用在必须避免有熔化材料排除的情况下。该加工实际上只用于铁基合金很小的使用领域。 该加工不能用于，象木材和某些陶瓷等，那些没有熔化状态因而不太可能让材料蒸气再凝结的材料。另外，这些材料通常要达到更厚的切口。 ——在激光气化切割中，最优光束聚焦取决于材料厚度和光束质量。 ——激光功率和气化热对最优焦点位置是有一定的影响。
普瑞玛激光切割机说明书 普瑞玛激光切割机可加工范围3000*1500毫米，最大定位速度每分钟140米，最大钣材中了800公斤，发生器功率2500W，3000W，及4000W，最大加速度6G所谓激光切割就是将激光束照射到工件表面时释放的能量来使工件融化并蒸发，以达到切割和雕刻的目的，具有精度高，切割快速，不局限于切割图案限制，自动排版节省材料，切口平滑，加工成本低等特点，讲逐渐改进或取代于传统的切割工艺设备。激光源一般用晶体或二氧化碳激光束，所需要的功率也不是很大,一般在几十瓦到几百瓦左右只和普通的家用电器的功率差不多,一般在切割的时候还配备有告诉风冷或水冷设备,能是工件在加工的时候更加的稳定.意大利普瑞玛激光切割机主要由六个部件组成：机架，光路系统（激光机），电路，工作平台，水路，操作软件。 普瑞玛激光切割机原理
激光是一种光，与自然界其电发光一样，是由原子(分子或离子筝)跃迁产生的，而且是自发辐射引起勺。激光虽然是光，但它与普通光明显不同是激光仅在最初极短的时间内依赖于自发辐射，此后的过程完全由激辐射决定，因此激光具有非常纯正的颜色，几乎无发散的方向性,雕刻机，极高的发光强度。激光同时又具有高相干性、高强度性、高方向性，激光通过激光器产生后由反射镜传递并通过聚集镜照射到加工物品上，使加工物品（表面）受到强大的热能而温度急剧增加，使该点因高温而迅速的融化或者汽化，配合激光头的运行轨迹从而达到加工的目的。激光加工技术在广告行业的应用主要分为：激光切割、激光雕刻两种工作方式，对于每一种工作方式，我们在操作流程中有一些不尽相同的地方。 激光雕刻：主要是在物体的表面进行，分为位图雕刻和矢量雕刻两种：位图雕刻：我们先在PHOTOSHOP里将我们所需要雕刻的图形进行挂网处理并转化为单色BMP格式，而后在专用的激光雕刻切割软件中打开该图形文件。根据我们所加工的材料我们进行合适的参数设置就可以了，而后点击运行，激光雕刻机就会根据图形文件产生的点阵效果进行雕刻。 矢量雕刻：使用矢量软件如Coreldraw，AutoCad，Iluustrator等排版设计，并将图形导出为PLT，DXF，AI格式,打标机，然后再用专用的激光切割雕刻软件打开该图形文件，传送到激光雕刻机里进行加工。 在广告行业主要适用于木板、双色板、有机玻璃、彩色纸等材料的加工。 普瑞玛激光切割：我们可以理解为是边缘的分离。对这样的加工目的，我们应该先在CORELDRAW、AUTOCAD里将图形做成矢量线条的形式,气动打标机，然后存为相应的PLT、DXF格式，用激光切割机操作软件打开该文件，根据我们所加工的材料进行能量和速度等参数的设置再运行即可。
大族激光切割工艺p参数， [table=98%] [tr][td=3,1,604] 切割层1(CUT1)工艺参数 [/td][/tr] [tr][td=63] P100 [/td][td=220] 切割速度 [/td][td=321] 单位: mm/min [/td][/tr] [tr][td=63] P101 [/td][td=220] 切割激光功率 [/td][td=321] 单位: 瓦（W） [/td][/tr] [tr][td=63] P102 [/td][td=220] 最小切割激光功率百分比 [/td][td=321] 单位: 0-100% [/td][/tr] [tr][td=63] P103 [/td][td=220] 切割激光模式（CS/PRC激光器） [/td][td=321] 1=连续, 2=门脉冲(CS/PRC激光器) [/td][/tr] [tr][td=63] P104 [/td][td=220] 切割脉冲频率 [/td][td=321] 1～8:对应激光器上设置的激光脉冲频率(CS/ROFIN激光器) 0-999Hz PRC激光器) [/td][/tr] [tr][td=63] P105
切割脉冲占空比(PRC激光器) [/td][td=321] 1-100% [/td][/tr] [tr][td=63] P106 [/td][td=220] 切割喷嘴高度 [/td][td=321] 单位: [tr][td=63] P107 [/td][td=220] 切割气体压力 [/td][td=321] 单位: [/td][/tr] [tr][td=63] P108 [/td][td=220] 切割气体类型 [/td][td=321] 1=空气, 2=氧气, 3=氮气 [/td][/tr] [tr][td=63] P109 [/td][td=220] 切割头是否提升 [/td][td=321] 单位: 0-50mm [/td][/tr] [tr][td=3,1,604] 穿孔(PIERCE)工艺参数 [/td][/tr] [tr][td=63] P110 [/td][td=220] 穿孔方式 [/td][td=321] 0-3（穿孔方式）;0=不穿孔;1=正常穿孔;2=渐进式穿孔;3=强力穿孔 [/td][/tr] [tr][td=63] P111 [/td][td=220] 穿孔激光功率
激光切割的原理及应用 【摘要】 激光加工技术是一种先进制造技术，而激光切割是激光加工应用领域的一部分，激光切割是当前世界上先进的切割工艺。由于它具备精密制造、柔性切割、异型加工、一次成形、速度快、效率高等优点，所以在工业生产中解决了许多常规方法无法解决的难题。激光能切割大多数金属材料和非金属材料 【关键词】激光切割的原理 激光切割的分类及特点 激光切割技术的应用 1.概述 激光切割是激光加工行业中最重要的一项应用技术。它占整个激光加工业的70%以上。激光切割与其他切割方法相比，最大区别是它具有高速、高精度及高适应性的特点。同时还具有割缝细、热影响区小、切割面质量好、切割时无噪声、切割过程容易实现自动化控制等优点。激光切割板材时，不需要模具，可以替代一些需要采用复杂大型模具的冲切加工方法，能大大缩短生产周期和降低成本。 因此，目前激光切割已广泛地应用于汽车、机车车辆制造、航空、化工、轻工、电器与电子、石油和冶金等工业部门中。 2.激光切割的原理 在激光束能量作用下（氧助切割机制下，还要加上喷氧气与到达燃点的金属发生放热反应放出的热量），材料表面被迅速（ms 范围）加热到几千乃至上万度（℃）而熔化或汽化，随着汽化物逸出和熔融物体被辅助高压气体（氧气或氮气等惰性气体）吹走，切缝便产生了（原理图见图2）[1]。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。与计算机控制的自动设备结合, 激光束具有无限的仿形切割能力, 切割轨迹修改方便通过预先在计算机内设计, 进行众多复杂零件整张板排料, 可实现多零件同时切割 , 图 2激光切割的原理图 图 1 激光切割
第1课激光切割入门 教学目标 1.了解激光切割的原理及应用领域； 2.认识激光宝盒； 3.使用激光宝盒的所画即所得功能，绘制神秘生物； 4.从艺术、文学和科学三个角度对创作的作品进行扩展。教学重难点： 1.了解激光切割的历史； 2.所画即所得功能的使用。 教学准备 1.加工材料：3m m椴木板 2.绘图笔 一、激光切割介绍 教师简单介绍激光、激光切割机原理以及激光宝盒的使用。 1）激光是什么？ 激光是20世纪以来继核能、电脑、半导体之后，人类的又一重大发明，被称为“最快的刀”、“最准的尺”、“最亮的光”。它最初的中文名叫做“镭射”、“莱塞”，是它的英文名称L A S E R的音译。L a s e r是缩写，全名为L i g h t A m p l i f i c a t i o n
b y S t i m u l a t e d E m i s s i o n o f R a d i a t i o n，意思是“光通过受激发射辐射进行放大”。激光的英文全名已经完全表达了制造激光的主要原理。 2）激光切割的原理是什么？ 光是原子中的电子吸收能量后，从低能级跃迁到高能级，再从高能级回落到低能级，回落的时候释放的能量以光子的形式放出。而激光是高度聚焦，高度放大的光。普通光源，比如电灯泡发出来的光子各不同，而且会各个方向乱跑，很不团结，但是激光中的光子们则是心往一处想，劲往一处使，这导致它们所向披靡，威力很大。 配图：灯泡的光子与激光的光子差异就像放大镜一样，通过将阳光聚焦在一个点上来燃烧叶子。这也是激光切割的原理：利用激光电源带动激光管发射高度平行的光，通过反光镜的折射，将光线传输到激光头，再由激光头上安装的聚焦镜将光线汇聚成为一点，而这一点