激光切割是怎么一回事，激光切割技術(shù)介紹

激光切割是一種使用激光對材料進(jìn)行切片的技術(shù)。盡管通常用于工業(yè)制造應(yīng)用，但它也開始被學(xué)校，小型企業(yè)和業(yè)余愛好者使用。激光切割的工作原理是通常通過光學(xué)器件引導(dǎo)大功率激光器的輸出。該激光光學(xué)和CNC（計算機(jī)數(shù)字控制）用于引導(dǎo)材料或產(chǎn)生的激光束。用于切割材料的商用激光器使用運動控制系統(tǒng)來遵循要切割到材料上的圖案的CNC或G代碼。聚焦的激光束對準(zhǔn)材料，然后材料熔化，燃燒，汽化或被氣體射流吹走，留下具有高質(zhì)量表面光潔度的邊緣。

所述的生成激光束包括刺激的密閉容器內(nèi)的放電或燈一個激光材料。當(dāng)激發(fā)激光材料時，光束會通過部分反射鏡在內(nèi)部反射，直到獲得足夠的能量以單色相干光流的形式逸出。通常使用鏡子或光纖將相干光導(dǎo)引到透鏡，透鏡將光聚焦在工作區(qū)域。聚焦光束的最窄部分的直徑通常小于0.0125英寸（0.32毫米）。根據(jù)材料的厚度，切口寬度可以小至0.004英寸（0.10毫米）。[6]為了能夠從邊緣以外的其他地方開始切割，請在每次切割之前進(jìn)行一次穿孔。穿孔通常涉及高功率脈沖激光束，該激光束會在材料中緩慢形成一個洞，例如，對于厚度為0.5英寸（13毫米）的不銹鋼大約需要5到15秒。

來自激光源的相干光的平行光線的直徑通常在0.06-0.08英寸（1.5-2.0毫米）之間。通常，該光束通過透鏡或鏡子聚焦并增強(qiáng)到大約0.001英寸（0.025毫米）的非常小的光斑，以產(chǎn)生非常強(qiáng)的激光束。為了在輪廓切割過程中獲得盡可能平滑的光潔度，光束偏振的方向必須隨著其繞成型工件的外圍旋轉(zhuǎn)。對于鈑金切割，焦距通常為1.5–3英寸（38–76毫米）。

激光切割相對于機(jī)械切割的優(yōu)勢包括更容易的工件固定和減少的工件污染（因為沒有切削刃會被材料污染或污染材料）。精度可能會更高，因為在此過程中激光束不會磨損。由于激光系統(tǒng)的熱影響區(qū)較小[8]，因此使被切割的材料翹曲的幾率也降低了。有些材料也很難或無法通過傳統(tǒng)方法切割。

與等離子切割相比，激光切割金屬具有更精確的優(yōu)勢[9]，并且在切割金屬板時消耗的能量更少；但是，大多數(shù)工業(yè)激光器無法穿透等離子體所能穿透的更大金屬厚度。以更高的功率（6000瓦，與早期的激光切割機(jī)的額定功率為1500瓦相比）運行的新型激光機(jī)正在接近等離子機(jī)以穿透厚材料的能力，但是這種機(jī)器的投資成本遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于等離子機(jī)能夠切割鋼板等厚材料的切割機(jī)[10]。

激光切割中使用三種主要類型的激光。該CO2激光適用于切割，鉆孔和雕刻。的釹（Nd）的釹和釔鋁石榴石（的Nd：YAG）激光器的風(fēng)格相同，僅在應(yīng)用程序不同。Nd用于鏜孔，需要高能量但重復(fù)頻率低。Nd：YAG激光器用于需要非常高功率的地方，并用于鉆孔和雕刻。均CO2和Nd / Nd：YAG激光器可用于焊接。

一氧化碳通常通過使電流流過混合氣體（直流激勵）或使用射頻能量（射頻激勵）來“泵浦”激光。該RF方法是更新，已經(jīng)變得越來越流行。由于DC設(shè)計需要在腔體內(nèi)放置電極，因此它們會遇到電極腐蝕以及玻璃器皿和光學(xué)器件上的電極材料鍍層的現(xiàn)象。由于RF諧振器具有外部電極，因此它們不容易出現(xiàn)這些問題。 一氧化碳激光用于許多材料的工業(yè)切割，包括鈦，不銹鋼，低碳鋼，鋁，塑料，木材，工程木材，蠟，織物和紙張。YAG激光器主要用于切割和劃線金屬和陶瓷。

除了電源之外，氣流的類型也會影響性能。CO的常見變體激光器包括快速軸向流，緩慢軸向流，橫向流和平板。在快速軸流諧振器中，二氧化碳，氦氣和氮氣的混合物通過渦輪機(jī)或鼓風(fēng)機(jī)高速循環(huán)。橫向流激光器使氣體混合物以較低的速度循環(huán)，這需要更簡單的鼓風(fēng)機(jī)。平板或擴(kuò)散冷卻的諧振器具有靜態(tài)氣體場，不需要加壓或玻璃器皿，從而節(jié)省了更換渦輪機(jī)和玻璃器皿的費用。

激光發(fā)生器和外部光學(xué)器件（包括聚焦透鏡）需要冷卻。根據(jù)系統(tǒng)的大小和配置，廢熱可以通過冷卻劑或直接轉(zhuǎn)移到空氣中。水是一種常用的冷卻劑，通常通過冷卻器或傳熱系統(tǒng)進(jìn)行循環(huán)。

甲激光微射流是一個噴水引導(dǎo)激光，其中，脈沖激光束被耦合到低壓水射流。它用于執(zhí)行激光切割功能，同時使用水射流通過全內(nèi)反射來引導(dǎo)激光束（很像光纖）。這樣做的優(yōu)點是，水還可以清除碎屑并冷卻物料。與傳統(tǒng)的“干式”激光切割相比，其他優(yōu)勢是切割速度快，平行切口和全向切割。