激光切割工艺PPT幻灯片课件

激光的特点
• 激光主要有四大特点 • a:激光底高亮度，激光器的亮度更高可高
达1011W/cm2。不仅如此，具有高亮度的 光速经透镜聚集后，能在焦点产生数千度 乃至上万度的高温，这就使其可能可加工 几乎所有的材料。
• b:激光的高方向性，能在有效的传递很长 的距离的同时，还没，还能保证聚焦得到 极高的功率密度，
激光全息防伪人民币（建国50周年纪念币）
3mm，切割技术难度大，已有不少单位投入生产。 1965年第一台可产生的大功率激光器——二氧化碳激光器诞生。 光照在一种稀土的晶体上时，晶体的分子会发出鲜艳的，始终会聚在一起的强光，由此他们提出了“激光原理”，受 国外除上述应用外，还在不断扩展其应用领域。 这两点都是激光加工的重要条件。 装饰、广告、服务行业用的不锈钢（一般厚度3mm）或非金属材料（一般厚度20mm）的图案、标记、字体等。 出辐射”的概念，奠定了 b:激光的高方向性，能在有效的传递很长的距离的同时，还没，还能保证聚焦得到极高的功率密度， 国外除上述应用外，还在不断扩展其应用领域。 （3）为扩展工程机械、造船工业等的应用，切割低碳钢厚度已超过30mm，并特别注意研究用氮气切割低碳钢的工艺技术，以提高切 割厚板的切口质量。 6mm厚的不锈钢，以节省制造模具的成本与周期。 不仅如此，具有高亮度的光速经透镜聚集后，能在焦点产生数千度乃至上万度的高温，这就使其可能可加工几乎所有的材料。 国外知名企业有德国Trumpf公司、意大利Prima公司、瑞士Bystronic公司、日本Amada公司、MAZAK公司、NTC公司、澳大利亚HG Laser Lab公司等。 目前国内能提供平板切割机的企业有上海团结普瑞玛公司、沈阳普瑞玛公司、 特种加工工艺（三级学科）
氧气可切割20mm厚 为了挡住泥沙进入抽油泵，在壁厚为6~9mm的合金钢管上切出0.

103W/cm2 104W/cm2 105W/cm2 106W/cm2
5
材料成型加工的主要方式：
（1）材料的去除过程！ （2）材料的添加过程！
（3）材料的连接过程 （4）材料的变形过程！ （5）材料的相变过程！
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激光材料加工技术的主要方式：
（1）激光去除材料工艺：激光切割、刻蚀、三维 铣削（雕刻）、打孔等；
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激光切割尖角和圆角时如何确保质量
采用相对较低的脉冲激光输出，调节占空 比；
在尖角出喷射一定的冷却水，这不会影响 切割过程（因为热作用和氧气的作用）， 而由于表面张力的作用会冷却周围的环境。
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激光切割厚板时的焦点位置
一般应该在工件 表面之下的一定 位置（1mm）；
对于厚板，焦点 位置应该安放在 哪里？
xx大学研究生课程 激光先进制造技术 第4章 激光切割与打孔技术
1
激光束与材料的交互作用
R＋α－T＝1， R为反射系数，
α吸收系数， T为透射系数。
吸收率与波长的关系
2
吸收率与温度的关系
吸收率随材料温度升高而变化
3
吸收与表面膜层的关系
添加膜层可以提高金属对激光束的吸收率
4
激光功率密度对物质作用规律的影响
如果通入氧气，则反应提供的能量将用于 切割。
碳钢：60％能量（化学能） 不锈钢：60％能量（化学能） 钛合金：90％能量（化学能） 因此可以提高切割速度。 一般而言，切割速度越快，透过的能量越少，
热穿透越少，切割质量越好！
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反应熔化切割时的液滴输运过程 无氧切割时，
ŋP=wtVρ[CpΔT+Lf+m’Lv] 有氧切割时，
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① 打孔点的选择，根据实际情况确定打孔点位置；
② 辅助切割路径的设置
③ 激光束半径补偿和空行程处理；
④ 通过板材优化排样来节省材料尽可能提高板材利 用率；
⑤ 结合零件套排问题的路径选取；
⑥ 考虑热变形等加工因素影响后的路径。
三、加工过程
“加工过程”指激光光束、加工气体 和工件之间的相互作用。
3.1 切割过程
影响切割质量最重要的因数是： ——合金成份
合金成份在一定程度上影响着材料的强度、比重、 可焊接性、抗氧化能力和酸性。铁合金材料中的一 些重要元素有：碳、铬、镍、镁和锌。
碳含量越高，材料越难切（临界值认为是含碳 0.8％）。以下型号碳钢用激光切割效果是很好的： Q235，StW 22（低硅低碳铝镇静钢）， ——材料的微观结构
喷嘴设计及气流控制技术：目前激光切割用 喷嘴采用简单的结构，即一锥形孔带端部小 圆孔，通常用实验和误差的方法进行设计。
激光切割的工艺分析
激光切割是熔化与汽化相结合的过程，影响其切割质 量的因素很多，除了机床、加工材料等硬件因素之外， 其他软件因素也对切割本身的特点，研 究这些软件因素对加工质量的影响正是计算机辅助工 艺设计的基本内容，具体包括以下几点：
气源：瓶装气、压缩空气（空气压缩机、冷干 机）
过滤装置 管路
（5）电源
三相电压稳定度±5% 电源不平衡度2.5%
（6）控制系统
导光聚焦系统 根据被加工工件的性能要求，光束经放大、
整形、聚焦后作用于加工部位，这种从激光器输出 窗口到被加工工件之间的装置称为导光聚焦系统。
激光加工系统 激光加工系统主要包括床身、能够在三维
2.3 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

应用于太阳能电池、风力发电机 等新能源设备的制造，提高生产
效率和产品质量。
汽车制造
应用于汽车零部件的切割和加工 ，提高生产效率和精度，降低制
造成本。
航空航天
应用于飞机零部件和航天器的制 造，满足高精度和高可靠性的要
求。
环保与安全性的提升
环保
研发低能耗、低污染的激光切割 技术，减少废气、废水和噪音等 污染物的排放，降低对环境的影 响。
特殊材料的切割
总结词
激光切割机在特殊材料的切割方面也展 现出其独特的优势。
VS
详细描述
一些特殊材料，如复合材料、陶瓷、玻璃 等，由于其硬度大、熔点高等特性，传统 的切割方法难以实现。而激光切割机能够 轻松应对这些特殊材料的切割需求。通过 调整激光参数和辅助气体，激光切割机能 够实现这些特殊材料的精确和高效切割。
激光切割机通常由激光器、光路系统、控制系统、切割头、 辅助气体等部分组成，各部分协同工作，实现高效、高精度 的切割。
激光切割机的种类和用途
根据激光器类型，激光切割机可分为固体激光切割机和气 体激光切割机。固体激光切割机使用固体激光材料，如 Nd:YAG晶体，而气体激光切割机使用气体激光材料，如 CO2或光纤激光器。
激光切割机广泛应用于金属和非金属材料的切割，如碳钢 、不锈钢、铝及铝合金、铜及铜合金、钛及钛合金、复合 材料等。其应用领域包括制造业、航空航天、汽车、船舶 、电子、家电等。
激光切割机的发展历程
激光切割技术最早起源于20世纪70 年代，当时主要用于实验室研究。
进入90年代，随着计算机技术的飞速 发展，激光切割机的控制精度和切割 速度得到了显著提高。
检查电缆和电线
定期检查电缆和电线是否 破损或老化，防止发生电 击等安全事故。