激光切割加工工藝是怎樣的

激光切割技術廣泛應用于金屬和非金屬材料的加工，可以大大縮短加工時間，降低加工成本，提高工件質量?，F代激光已經成為人們幻想和追求的“劍”。以金運激光CO2激光切割機為例，整個系統由控制系統、運動系統、光學系統、水冷系統、排煙和吹風保護系統等組成。采用先進的數控方式，實現多軸聯動和激光等能量切割，不受速度影響。同時，支持DXP、PLT、CNC等圖形格式，增強了界面圖形繪制的處理能力。采用性能優越的進口伺服電機和傳動導向結構，實現高速下良好的運動精度。

激光切割是利用激光聚焦產生的高功率密度能量實現的。在計算機的控制下，激光通過脈沖放電，輸出受控的重復高頻脈沖激光，形成一定頻率和一定脈寬的光束。脈沖激光束經光路透射和反射，通過聚焦透鏡組聚焦在被加工物體表面，形成細小的高能量密度光斑，焦點位于被加工表面附近，在瞬間高溫下熔化或氣化被加工材料。每一個高能激光脈沖都會在瞬間在物體表面濺射出一個小洞。在計算機的控制下，激光加工頭與被加工材料按照預先畫好的圖形進行連續的相對運動和打點，從而將物體加工成所需的形狀。切割時，與光束同軸的氣流從切割頭噴出，熔化或汽化的材料從切口底部吹出(注：如果吹出的氣體與要切割的材料發生熱效應反應，這種反應將為切割提供額外的能量;氣流還冷卻切割表面，減少熱影響區，并確保聚焦鏡不受污染)。與傳統的板材加工方法相比，激光切割具有切割質量高(切口寬度窄、熱影響區，平滑切口小)、切割速度快、靈活性高(任意切割任意形狀)、材料適應性廣等優點。

主要流程如下：

1.汽化切割。

在高功率密度激光束的加熱下，材料的表面溫度很快上升到沸點溫度，這樣就可以避免熱傳導引起的熔化，因此部分材料蒸發成蒸汽并消失，部分材料被輔助氣流作為射流從狹縫底部吹走。一些不可熔化的材料，例如木材、碳材料和一些塑料，通過這種汽化切割方法被切割和形成。

在汽化切割的過程中，蒸汽帶走熔化的顆粒和被沖走的碎片，形成孔洞。在蒸發過程中，大約40%的材料消失在蒸汽中，而60%的材料被以液滴形式的氣流驅走。

2.熔化和切割。

當入射激光束的功率密度超過某個值時，激光束照射點處的材料內部開始蒸發，形成孔。一旦這個小孔形成，它將作為黑體吸收所有入射光束能量。小孔被熔融金屬壁包圍，然后孔周圍的熔融材料被與光束同軸的輔助氣流帶走。隨著工件的移動，小孔在切割方向上同步移動以形成切割縫。激光束繼續沿著接縫的前邊緣照射，并且熔融材料被連續地或脈動地從接縫吹走。

3.氧化、熔化和切割。

通常，熔化切割使用惰性氣體。如果用氧氣或其他活性氣體代替，材料將在激光束的照射下被點燃，這將與氧氣反應產生另一個熱源，這被稱為氧化熔化切割。具體描述如下：

(1)在激光束的照射下，材料的表面被迅速加熱到點火溫度，然后與氧氣發生激烈的燃燒反應，釋放出大量的熱量。在這種熱量的作用下，材料內部形成了一個充滿蒸汽的小孔，而小孔的外圍被熔化的金屬墻所包圍。

(2)燃燒物質向爐渣中的轉移控制著氧氣和金屬的燃燒速度，氧氣通過爐渣擴散到點火前沿的速度也對燃燒速度有很大影響。氧氣流速越高，燃燒化學反應和排渣越快。當然，氧氣流速越高越好，因為流速太高會導致反應產物，即金屬氧化物在狹縫出口處快速冷卻，這也不利于切割質量。

(3)顯然，在氧化熔化切割過程中有兩個熱源，即激光照射能和氧氣與金屬化學反應產生的熱能。據估計，切割鋼時，氧化反應釋放的熱量約占切割所需總能量的60%。

顯然，與惰性氣體相比，使用氧氣作為輔助氣體可以獲得更高的切割速度。

(4)在雙熱源氧化熔化切割過程中，如果氧氣的燃燒速度高于激光束的移動速度，狹縫會變寬且粗糙。如果激光束的移動速度快于氧氣的燃燒速度，狹縫就會變得又窄又光滑。

4.控制斷裂切割。

對于易受熱破壞的脆性材料，用激光束加熱進行高速可控切割稱為可控斷裂切割。這種切割過程的主要內容是激光束加熱小面積的脆性材料，在該區域引起大的熱梯度和嚴重的機械變形，導致材料中的裂紋。只要保持均勻的加熱梯度，激光束就可以在任何期望的方向上引導裂紋。

應該注意的是，這種受控斷裂切割不適合切割銳角和拐角切口。切割超大的閉合形狀不容易成功?？焖倏刂茢嗔亚邢魉俣?，不需要過高的功率，否則會造成工件表面熔化，破壞切口邊緣。主要控制參數是激光功率和光斑尺寸。