“激光切割工艺以最高的精度和准确度将材料转化为复杂的设计。它提供高质量、光滑的饰面，几乎不需要或不需要后处理。”
激光切割 是一种使用高能激光功率切割不同材料的 CNC 工艺。该技术通过在封闭容器中放电刺激激光材料来产生集中光束。光学器件用于将激光束集中在工件上，从而允许通过熔化、汽化或燃烧进行切割。 CNC 技术可精确调节激光束的运动。
本文将详细讨论激光切割技术，包括材料、类型和用途。
激光切割所用材料
激光切割是一种多功能技术，可用于纸张、木材、金属和岩石等各种材料。然而，它的主要应用在于金属板制造，尤其是 激光切割材料 喜欢;
- 铝激光切割
- 钢材激光切割
- 低碳钢激光切割
- 不锈钢激光切割
- 铜激光切割
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激光切割的优点和局限性
激光切割机最适合处理薄金属板，铝材的最大厚度通常为 6 毫米，钢材的最大厚度通常为 15 毫米。它们可以保持精度，公差为 0 至 2 毫米。同样，还有很多其他 激光切割的优势。
该工艺产生的热影响区很小。因此，减少了对额外后处理热处理的需要。激光切割是其他切割方式中独一无二的 钣金切割方法 因为它的精度和在不同材料中的多功能性，虽然它不如水射流切割那么通用。激光加工是最受欢迎的，因为它的材料适应性、精度以及能够同时完成切割和雕刻任务，而这些是水射流切割无法做到的。此外， 激光切割费用 通常比水射流切割便宜。
三种类型的切割激光器
激光技术具有切割、钻孔和雕刻等多种功能，这些功能由激光强度、产生激光束的主要材料以及被加工的材料等因素决定。激光加工是钣金零件生产的主要工艺。
不同 激光切割技术的类型 存在多种激光器，包括 CO2（气体激光器）、光纤激光器，以及 Nd:YAG 或 Nd:YVO（钒酸盐晶体激光器）等。这些激光器使用连续波长和不同的技术来刺激激光器，要么使用带电气体混合物，要么使用物理二极管。
1. 二氧化碳激光
二氧化碳激光切割
CO2 激光器通过充满气体混合物的管发送电力以产生光束。该管的两端都有镜子，其中一个是完全反射的，另一个是部分反射的，以让一些光线通过。气体混合物通常包含二氧化碳、氮气、氢气和氦气，进而产生光谱远红外范围内的不可见光。
尽管工业CO2激光器的功率可以达到数千瓦（尽管这种情况不太常见），但CO2激光器的通常加工范围为25至100瓦，波长为10.6微米。这些激光器通常用于加工木材、纸张和丙烯酸塑料 (e)。 G。 、聚甲基丙烯酸甲酯）、皮革、织物、壁纸以及一些食物，如奶酪、栗子和植物。
CO2激光器主要用于非金属材料，但也可以加工一些金属，例如薄板铝和其他有色金属。增加氧气含量可以增强CO2光束的功率，但有经验的用户必须这样做以避免可能的风险
2. 光纤激光器
光纤激光器属于固态激光器类别，使用种子激光器并通过由泵浦二极管供电的玻璃光纤放大光束。它们在波长约为 1 nm 下工作。透镜的焦距直径为 064 微米，这意味着它非常小。通常，光纤激光器是所有激光切割设备中最昂贵的。
光纤激光器维护成本低，使用寿命至少为 25,000 小时，比其他激光器类型的使用寿命更长。它们产生强而稳定的光束，可以承受比相同平均功率的 CO100 激光器高 2 倍的强度。此外，光纤激光器具有不同的工作模式，如连续光束、准脉冲或脉冲设置，使其具有适应性。
MOPA 是光纤激光器的一种子类型，可以调整脉冲持续时间，使其适合各种应用。光纤激光器是通过退火、雕刻和打标热塑性塑料进行金属打标领域的最佳选择。它们适用于金属、合金和非金属，例如玻璃、木材和塑料。虽然它们非常适合薄材料，但光纤激光器可根据功率用于多种材料，但较厚的材料可能需要更高功率的机器。
3. Nd:YAG/Nd:YVO 激光器
Nd:YAG 和 Nd:YVO 激光器都是基于晶体的技术，Nd:YVO（掺钕原钒酸钇）因其完美无缺而被广泛使用。这些激光器提供高切割功率，但由于其初始设置成本而相对昂贵。此外，它们的使用寿命有限（8,000 至 15,000 小时）。泵浦二极管也是总费用增加的原因。
这些设备工作波长为 1.064 微米，Nd:YAG/Nd:YVO 激光器应用于医疗、牙科、军事和制造等许多工程领域。相比之下，Nd:YVO 具有比 Nd:YAG 更高的泵浦吸收、更宽的带宽，但上态寿命更短。然而，Nd:YAG 允许使用更高的脉冲能量，并且寿命通常比 Nd:YAG 更长。
此外，这些激光器能够加工涂层和非涂层金属以及非金属，例如工程级塑料，在某些情况下还可以加工陶瓷。 Nd:YVO4 晶体可以与高 NLO 系数晶体混合，将输出结果从近红外更改为绿光、蓝光或紫外光。
用激光活性稀土离子替代钇、钆或镥离子不会对晶格结构产生太大影响。因此，保持了掺杂材料的高导热率。
激光金属切割常见质量缺陷及预防措施
以下是在安装过程中遇到的一些常见缺陷的简要概述 激光切割钣金.
1.毛刺的形成
毛刺形成
在激光切割中，毛刺可能会在切割零件上表现为凸起边缘或粗糙表面，从而影响零件的外观和功能。该问题可能是由于激光聚焦不正确、切割速度过高或辅助气体压力过低等因素造成的。
2. 预防措施
应将激光器调整至最大激光焦点和光束质量，以获得最佳切割性能。
- 调整机器的激光焦点位置、功率密度和进给速度以获得干净的切割。
- 使用正确的辅助气体（例如氮气、二氧化碳、氮气），并将压力保持在正确的水平，以帮助去除熔融金属。
3. 热影响区（HAZ）
激光切割会产生热量，从而在切割边缘形成热影响区。该区域可以改变材料特性，进而影响零件的性能。
预防措施：
- 应优化激光功率密度、切割速度和焦点等切割参数，以减少热量输入。
- 使用来自最高水平的最佳参数控制的先进设备，例如喷嘴、聚焦透镜和灯光。
- 考虑进行切割后处理，例如退火或消除应力，以减少热影响区影响并保持材料完整性。
4. 浮渣或炉渣附着情况
浮渣或炉渣（在切割底表面上凝固的熔融材料）会影响切割质量，因此往往需要进行切割后清洁。
预防措施：
- 应优化切割参数以减少熔渣，例如通过改变切割速度或增加辅助气体压力。
- 应使用适合熔融材料排出的气体成分和流速。
- 为了确保用户的安全，必须采用切割后清洁技术（例如用布擦拭刀片）。 G。 、打磨、喷砂）去除附着的浮渣，特别是在激光焊接后，以延长机器的使用寿命。
5. 边缘粗糙度或条纹
激光切割可能会导致边缘粗糙或不均匀，从而影响零件的美观和功能。
预防措施：
- 调整机器切割参数（功率、速度、进给量、辅助气体压力）以实现平滑切割。
- 使用高质量光学器件和精确控制激光切割机的工艺参数对于避免这些问题至关重要 激光切割缺陷.
- 剪后处理（例如涂抹乳液、使用保湿霜等）应在剪完后进行。 G。 、去毛刺、抛光）根据需要获得更好的边缘质量。
6. 材料变色
此外，该过程可能会使边缘变色或氧化，影响零件的外观和表面质量。
预防措施：
调整切割参数以减少热量输入，从而减少变色 (e)。 G。 、功率、激光焦点位置、速度）。
- 使用正确的辅助气体来保护材料在切割过程中不被氧化是关键。
- 切割后处理（例如抗生素）是切割后采取的额外步骤，以防止感染、钝化和改善表面涂层。这些方法用于使物体看起来美观并阻止氧化。
7. 扭曲或扭曲的过程
高功率激光切割薄材料可能会因高温而导致翘曲。
预防措施：
- 使用高功率和高频率脉冲的激光切割机将有助于减少热量输入，从而减少翘曲风险。
- 确保使用正确的夹具或夹具以减少切割过程中的材料移动。
8. 割缝宽度变化
激光切割切缝
切口宽度对于尺寸和装配的精度非常重要，必须相同，以防止对切割表面和接缝产生负面影响。
预防措施：
- 验证激光机的对准和校准。
- 应定期检查透镜和激光源，以确保光束质量始终一致。
- 应采用闭环反馈系统来实时监控和调整切割参数，以保持切口宽度恒定。
9. 材料再凝固过程
激光加工有时会导致材料沿切割边缘重新凝固或重新熔化，从而导致表面粗糙。
预防措施：
- 应优化激光焦点位置、功率和速度等切割参数，以减少重新凝固或重新熔化的机会。
- 选择适当的辅助气体成分和流速以帮助去除熔融材料。
- 割伤后进行割后处理（例如涂抹保湿霜或愈合软膏）。 G。 、打磨、砂光）使粗糙的表面变得光滑。
10. 气体成分优化
为了获得最佳切割效果，不同的材料需要特定的气体成分。错误的气体成分可能会导致切割不良、熔渣增加或热量输入过多。
预防措施：
应查阅材料规格和制造商指南，以确定合适的气体成分。
- 如果需要，可以修改气体成分，例如，对不锈钢使用氮氧混合物 钢材激光切割.
- 应定期检查和维护气体成分的准确性和一致性。
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激光切割的工业应用
最前沿的 激光切割应用 在材料制造行业中非常普遍。以下是一些常见的使用数控激光的行业：
1.汽车工业
激光切割已成为汽车行业不可或缺的工具，因为它为生产各种汽车内饰部件提供了精度和灵活性。激光技术完美地满足了该行业严格的公差要求。因此，它在复杂零件创建和设计图案中的适用性是无价的，是传统冲压或模切方法无法做到的。激光切割金属板材在汽车行业中用于制造不同的物品，例如汽车零部件、组件、压铸件、锻件和冲压件。
2、医疗器械行业
医疗器械行业正在使用激光切割来生产必要的产品，例如起搏器、支架和导管。激光束精确地熔化、汽化或燃烧材料，从而提供对于医疗设备所需的复杂设计至关重要的清洁和精确的切割。材料和最终产品的规格决定了所使用的激光切割方法；不锈钢部件通常使用 CO2 激光器切割，而塑料部件通常使用光纤激光器切割。
3. 美容行业
充满历史的珠宝行业接受了激光切割技术来改变其工艺。以前是手工完成的激光切割现在使珠宝设计变得更加精确和复杂。这项技术擅长在金属上制作复杂的图案、切割宝石以及在珠宝首饰上雕刻文字或图像。最常见的珠宝首饰，如戒指、吊坠、耳环和手镯，都是通过激光切割制作的，因此，该行业找到了一种珠宝创意和设计的新方式。
4.陶瓷制造
陶瓷制造是将陶瓷材料塑形并烧成以生产不同产品的过程。激光切割是这一过程中最重要的因素，因为它可以呈现陶瓷的精确形状和复杂设计。 CO2激光切割以精确和快速著称的陶瓷是制作装饰元素、瓷砖、陶器和具有复杂图案的雕塑的最流行方法。这项技术使陶瓷生产过程更快、更容易，因此，可以高速创作复杂的设计。
5、硅产业
激光切割是硅工业中的重要工具，特别是在硅晶圆的生产中。这些晶圆通常广泛用于电子设备的制造。一般来说，CO2 数控激光器对于塑造晶圆的这些复杂特征至关重要。一些核心示例包括：集成电路、太阳能电池和半导体芯片的组件。
6. 包装行业
包装公司采用 CNC 激光切割机 用于生产不同的包装产品，如盒子、容器和盖子。主要使用两种激光切割技术：CO2 激光器用于切割纸板、纸张和薄塑料，而光纤激光器用于更厚更硬的包装材料。这些技术使得现在可以生产出行业所需的精确高效的包装解决方案，从而满足耐用性和定制化要求。包装过程是覆盖产品以确保其安全和运输的过程。激光切割是生产盒子、容器和盖子等包装产品的主要工具。主要使用两种激光切割技术：CO2 激光器用于切割纸板、纸张和薄塑料，而光纤激光器用于更厚的材料。
7.金属加工行业
这些行业高度依赖技术进步，特别是在激光切割领域。金属加工是使用各种工具对金属进行成型的过程。激光切割是建筑、汽车和航空航天等行业梁、柱、管道、管材和钣金生产的主要工艺。
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总结
激光切割已成为许多制造行业不可或缺的工具。金属板材的激光切割改变了制造方式，从而使复杂设计的金属零件的生产变得非常高效和通用。给出的技巧可以提高激光切割项目的生产率。
该工艺非常灵活，因为它可以切割不同厚度的金属板材，从薄箔到厚板。其灵活性使其被用于汽车、航空航天、电子等不同行业。
常见问题
Q1.激光切割的成本是多少？
激光切割和雕刻服务的收费标准为每分钟生产时间 1 英镑。例如，30 分钟的工作将花费 30 英镑，再加上材料和艺术品设置的额外费用。一小时的工作要花费 60 英镑。根据其强度和复杂性，较大的工作可能会给予折扣。
Q2。激光切割的精度如何？
激光切割具有卓越的尺寸精度，通常在±0以内。 5 英寸，切割宽度或切口薄至 0。 004 英寸，这是激光功率和材料厚度的结果。该技术能够聚焦至 10-20 微米，这表明其能够进行复杂而细致的工作，这对于精度至关重要的航空航天、电子和汽车行业非常重要。
Q3。激光切割和等离子切割有什么区别？
与等离子切割相比，激光切割速度最快、最精确，并且具有最好的表面光洁度。它擅长进行复杂的切割和详细的设计。然而，等离子切割机需要的维护较少，通常比激光切割设备更经济。
Q4。最佳激光切割精度的设计考虑因素？
获得正确激光切割的过程取决于正确材料的选择、对激光切割机功能的了解以及设计中与热相关问题的消除。设计切割顺序，使用导轨以确保精度，并确保设置最佳并且机器维护良好以保持相同的精度。负责调整设置和程序以获得所需精度水平的操作员都是熟练的操作员
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