雷射切割：材料、類型和應用

「雷射切割製程以最高的精度和準確度將材料轉化為複雜的設計。它提供高品質、光滑的飾面，幾乎不需要或不需要後處理。 

激光切割 是一種使用高能量雷射功率切割不同材料的 CNC 工藝。該技術透過在封閉容器中放電刺激雷射材料來產生集中光束。光學器件用於將雷射光束集中在工件上，從而允許透過熔化、汽化或燃燒進行切割。 CNC 技術可精確調節雷射光束的運動。 

本文將詳細討論雷射切割技術，包括材料、類型和用途。 

 

雷射切割所用材料

雷射切割是一種通用技術，可用於紙張、木材、金屬和岩石等各種材料。然而，它的主要應用在於鈑金製造，特別是 激光切割材料 喜歡;

• 鋁材雷射切割 
• 鋼材雷射切割
• 低碳鋼雷射切割
• 不銹鋼雷射切割 
• 銅雷射切割 
• 黃銅雷射切割

 

雷射切割的優點和局限性

雷射切割機最適合處理薄金屬板材，鋁材的最大厚度通常可達 6 毫米，鋼材的最大厚度可達 15 毫米。它們可以保持 0. 2 至 0. 1 毫米公差的精度。同樣，還有其他很多 雷射切割的優點。

這個過程會產生一個小的熱影響區。因此，減少了額外後處理熱處理的需要。雷射切割在其他切割中是獨一無二的 金屬板材切割方法 由於它的精度和在不同材料上的多功能性，儘管它不如水刀切割那麼通用。雷射加工因其材料適應性、精度以及能夠完成切割和雕刻任務而最受歡迎，而這是水刀切割無法實現的。除了， 雷射切割費用 通常比水刀切割便宜。

 

三種類型的切割雷射

雷射技術具有切割、鑽孔和雕刻等多種功能，這些功能由雷射強度、產生雷射光束的主要材料以及加工的材料等因素決定。雷射加工是鈑金零件生產的主要製程。 

不同 雷射切割技術的類型 雷射的例子包括CO2(氣體雷射)、光纖雷射和Nd:YAG或Nd:YVO(釩酸鹽晶體雷射)。這些雷射使用連續波長和不同的技術來激發激光，透過使用帶電氣體混合物或物理二極體。

1.CO2雷射

二氧化碳激光切割

CO2 雷射器透過充滿氣體混合物的管子發送電力以產生光束。該管的兩端都有鏡子，其中一個是完全反射的，另一個是部分反射的，以讓一些光線通過。氣體混合物通常包含二氧化碳、氮氣、氫氣和氦氣，進而產生光譜遠紅外線範圍內的不可見光。 

儘管工業CO2雷射的功率可以達到數千瓦（儘管這種情況不太常見），但CO2雷射的通常加工範圍為25至100瓦，波長為10.6微米。這些雷射通常用於加工木材、紙張和丙烯酸塑膠 (e)。 G。 、聚甲基丙烯酸甲酯）、皮革、織物、壁紙以及一些食物，如起司、栗子和植物。 

CO2雷射主要用於非金屬材料，但也可以加工一些金屬，例如薄板鋁和其他有色金屬。增加氧氣含量可以增強CO2光束的功率，但有經驗的使用者必須這樣做以避免可能的風險

2.光纖雷射

光纖雷射器屬於固態雷射類別，使用種子雷射並透過由泵浦二極體供電的玻璃纖維放大光束。它們的工作波長約為 1。通常，光纖雷射是所有雷射切割設備中最昂貴的。 

光纖雷射器維護成本低，使用壽命至少 25,000 小時，比其他雷射類型的使用壽命更長。它們產生強而穩定的光束，可以承受比相同平均功率的 CO100 雷射高 2 倍的強度。此外，光纖雷射具有不同的工作模式，如連續光束、準脈衝或脈衝設置，使其具有適應性。 

MOPA 是光纖雷射的一種子類型，可調整脈衝持續時間，使其適合各種應用。光纖雷射是透過退火、雕刻和打標熱塑性塑膠進行金屬打標領域的最佳選擇。它們適用於金屬、合金和非金屬，例如玻璃、木材和塑膠。雖然它們非常適合薄材料，但光纖雷射可根據功率用於多種材料，但較厚的材料可能需要更高功率的機器。

3. Nd:YAG/Nd:YVO 雷射器

Nd:YAG 和 Nd:YVO 雷射都是基於晶體的技術，Nd:YVO（摻釹原釩酸釔）因其完美無缺而被廣泛使用。這些雷射提供高切割功率，但由於其初始設定成本而相對昂貴。此外，它們的使用壽命有限（8,000 至 15,000 小時）。泵浦二極體也是總費用增加的原因。  

這些設備工作波長為 1.064 微米，Nd:YAG/Nd:YVO 雷射應用於醫療、牙科、軍事和製造等許多工程領域。相比之下，Nd:YVO 具有比 Nd:YAG 更高的泵浦吸收、更寬的頻寬，但上態壽命更短。然而，Nd:YAG 允許使用更高的脈衝能量，並且壽命通常比 Nd:YAG 更長。 

此外，這些雷射能夠加工塗層和非塗層金屬以及非金屬，例如工程級塑料，在某些情況下還可以加工陶瓷。 Nd:YVO4 晶體可以與高 NLO 係數晶體混合，將輸出結果從近紅外線更改為綠光、藍光或紫外光。

以雷射活性稀土離子取代釔、钆或镥離子不會對晶格結構產生太大影響。因此，保持了摻雜材料的高導熱率。

 

雷射金屬切割常見品質缺陷及預防措施

以下是在使用過程中遇到的一些常見缺陷的簡要概述 雷射切割金屬板材.

1. 毛刺形成

毛刺形成 

在雷射切割中，毛邊可能會在切割零件上表現為凸起邊緣或粗糙表面，從而影響零件的外觀和功能。該問題可能是由於雷射聚焦不正確、切割速度過高或輔助氣體壓力過低等因素造成的。 

六、預防措施 

應將雷射器調整至最大雷射焦點和光束質量，以獲得最佳切割性能。 

• 調整機器的雷射焦點位置、功率密度和進給速度以獲得乾淨的切割。 
• 使用正確的輔助氣體（例如氮氣、二氧化碳、氮氣），並將壓力保持在正確的水平，以幫助去除熔融金屬。 

 3. 熱影響區（HAZ）

雷射切割會產生熱量，從而在切割邊緣形成熱影響區。此區域可以改變材料特性，進而影響零件的性能。 

預防措施：

• 應優化雷射功率密度、切割速度和焦點等切割參數，以減少熱量輸入。 
• 使用來自最高水平的最佳參數控制的先進設備，例如噴嘴、聚焦透鏡和燈光。 
• 考慮進行切割後處理，例如退火或消除應力，以減少熱影響區域影響並保持材料完整性。

4. 浮渣或爐渣附著狀況  

浮渣或爐渣（在切割底表面上凝固的熔融材料）會影響切割質量，因此往往需要進行切割後清潔。  

預防措施：

• 應優化切割參數以減少熔渣，例如透過改變切割速度或增加輔助氣體壓力。 
• 應使用適合熔融材料排出的氣體成分和流速。 
•  為了確保使用者的安全，必須採用切割後清潔技術（例如用布擦拭刀片）。 G。 、打磨、噴砂）去除附著的浮渣，特別是在雷射焊接後，以延長機器的使用壽命。 

 5. 邊緣粗糙度或條紋

雷射切割可能會導致邊緣粗糙或不均勻，從而影響零件的美觀和功能。  

預防措施：

• 調整機器切割參數（功率、速度、進給量、輔助氣體壓力）以實現平滑切割。 
• 使用高品質光學元件和精確控制雷射切割機的製程參數對於避免這些問題至關重要 雷射切割缺陷.
•  剪後處理（例如塗抹乳液、使用保濕霜等）應在剪完後進行。 G。 、去毛邊、拋光）根據需要獲得更好的邊緣品質。 

6. 材料變色

此外，該過程可能會使邊緣變色或氧化，影響零件的外觀和表面品質。 

預防措施：

調整切割參數以減少熱量輸入，從而減少變色 (e)。 G。 、功率、雷射焦點位置、速度）。 

• 使用正確的輔助氣體來保護材料在切割過程中不被氧化是關鍵。 
• 切割後處理（例如抗生素）是切割後採取的額外步驟，以防止感染、鈍化和改善表面塗層。這些方法用於使物體看起來美觀並阻止氧化。

  7. 扭曲或扭曲的過程

高功率雷射切割薄材料可能會因高溫而導致翹曲。 

預防措施：

• 使用高功率和高頻率脈衝的雷射切割機將有助於減少熱量輸入，從而減少翹曲風險。 
• 確保使用正確的夾具或夾具以減少切割過程中的材料移動。

8. 割縫寬度變化

雷射切割切縫

切口寬度對於尺寸和組裝的精度非常重要，必須相同，以防止對切割表面和接縫產生負面影響。 

預防措施：

• 驗證雷射機的對準和校準。 
• 應定期檢查透鏡和雷射光源，以確保光束品質始終一致。 
• 應採用閉環回饋系統來即時監控和調整切割參數，以保持切口寬度恆定。

9. 材料再凝固過程 

雷射加工有時會導致材料沿著切割邊緣重新凝固或重新熔化，從而導致表面粗糙。 

預防措施：

• 應優化雷射焦點位置、功率和速度等切割參數，以減少重新凝固或重新熔化的機會。 
• 選擇適當的輔助氣體成分和流速以幫助去除熔融材料。 
• 割傷後進行割後處理（例如塗抹保濕霜或癒合軟膏）。 G。 、打磨、砂光）使粗糙的表面變得光滑。 

10. 氣體成分優化

為了獲得最佳切割效果，不同的材料需要特定的氣體成分。錯誤的氣體成分可能會導致切割不良、熔渣增加或熱量輸入過多。 

預防措施：

應查閱材料規格和製造商指南，以確定合適的氣體成分。 

• 如果需要，可以修改氣體成分，例如，對不銹鋼使用氮氧混合物 鋼材雷射切割. 
• 應定期檢查和維護氣體成分的準確性和一致性。 

 

雷射切割的工業應用

最先進的 雷射切割應用 在材料製造業中非常普遍。以下是一些常見的使用數控雷射的行業：

1、汽車業

雷射切割已成為汽車行業不可或缺的工具，因為它為生產各種汽車內飾部件提供了精度和靈活性。雷射技術完美地滿足了該行業嚴格的公差要求。因此，它在複雜零件創建和設計圖案中的適用性是無價的，這是傳統沖壓或模切方法無法做到的。雷射切割金屬板材在汽車行業中用於製造不同的物品，例如汽車零件、組件、壓鑄件、鍛造件和沖壓件。 

2、醫療器材業

醫療器材產業正在使用雷射切割來生產必要的產品，例如起搏器、支架和導管。雷射光束精確地熔化、汽化或燃燒材料，從而提供對於醫療設備所需的複雜設計至關重要的清潔和精確的切割。材料和最終產品的規格決定了所使用的雷射切割方法；不銹鋼零件通常使用 CO2 雷射切割，而塑膠零件通常使用光纖雷射切割。

3.美容行業 

  充滿歷史的珠寶行業接受了雷射切割技術來改變其工藝。以前是手工完成的雷射切割現在使珠寶設計變得更加精確和複雜。這項技術擅長在金屬上製作複雜的圖案、切割寶石以及在珠寶上雕刻文字或圖像。最常見的珠寶首飾，如戒指、吊墜、耳環和手鐲，都是透過雷射切割製作的，因此，該行業找到了一種珠寶創意和設計的新方式。

4.陶瓷製造 

 陶瓷製造是將陶瓷材料成型和燒製以生產不同產品的過程。雷射切割是此過程中最重要的因素，因為它可以提供陶瓷的精確形狀和複雜設計。 CO2激光切割以其精確度和速度而聞名，是製作具有複雜圖案的裝飾元素、瓷磚、陶器和雕塑的最受歡迎的方法。這項技術使陶瓷生產過程變得更快、更容易，從而可以高速創建複雜的設計。

5.矽產業

雷射切割是矽工業中的重要工具，特別是在矽晶圓的生產上。這些晶圓通常廣泛用於電子設備的製造。一般來說，CO2 數控雷射對於塑造晶圓的這些複雜特徵至關重要。一些核心範例包括：積體電路、太陽能電池和半導體晶片的組件。

6.包裝行業

包裝企業使用CNC 激光切割機 用於生產不同的包裝產品，如盒子、容器和蓋子。使用兩種主要類型的雷射切割技術：二氧化碳雷射器用於切割紙板、紙張和薄塑料，而光纖雷射用於切割較厚和較硬的包裝材料。這些技術使得現在能夠生產行業所需的精確、高效的包裝解決方案，從而能夠滿足耐用性和客製化的要求。包裝過程是為了確保產品的安全和運輸而覆蓋產品的過程。雷射切割是生產盒子、容器和蓋子等包裝產品的主要工具。主要使用兩種雷射切割技術：CO2 雷射用於切割紙板、紙張和薄塑料，光纖雷射用於切割較厚的材料。

7. 金屬加工業

這些行業高度依賴技術進步，特別是在雷射切割領域。金屬加工是使用各種工具對金屬進行成型的過程。雷射切割是建築、汽車和航空航天等行業梁、柱、管道、管材和鈑金生產的主要工藝。 

 

Prolean 的精密 CNC 雷射切割服務

數控雷射切割需要強大的雷射和嚴格的安全協議來保證質量，但初始成本較高。外包給像 Pro-lean 這樣遵守 ISO 9001:2015 標準的經驗豐富的專業人士，可確保提供一流的製造服務，注重細節和快速的周轉時間。我們先進的 激光切割服務 滿足不同的專案要求，始終提供優質的結果。 

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加起來 

雷射切割已成為許多製造業不可或缺的工具。金屬板材的雷射切割改變了製造方式，從而使複雜設計的金屬零件的生產變得非常有效率和通用。給出的技巧可以提高雷射切割專案的生產率。 

該工藝非常靈活，因為它可以切割不同厚度的金屬板材，從薄箔到厚板。其靈活性使其用於汽車、航空航太、電子等不同行業。

 

常見問題

Q1.雷射切割的成本是多少？

雷射切割和雕刻服務的收費標準為每分鐘生產時間 1 英鎊。例如，30 分鐘的工作將花費 30 英鎊，再加上材料和藝術品設置的額外費用。一小時的工作要花 60 英鎊。根據其強度和複雜性，較大的工作可能會給予折扣。

Q2。雷射切割的精度如何？

雷射切割具有卓越的尺寸精度，通常在±0以內。 5 英寸，切割寬度或切口薄至 0。該技術能夠聚焦至 004-10 微米，這表明其能夠進行複雜而細緻的工作，這對於精度至關重要的航空航天、電子和汽車行業非常重要。

Q3。雷射切割和等離子切割有什麼區別？

與等離子切割相比，雷射切割速度最快、最精確，並且具有最佳的表面光潔度。它擅長進行複雜的切割和詳細的設計。然而，等離子切割機所需的維護較少，通常比雷射切割設備更經濟。

Q4。最佳雷射切割精度的設計考量？

獲得正確雷射切割的過程取決於正確材料的選擇、對雷射切割機功能的了解以及設計中與熱相關問題的消除。設計切割順序，使用導軌以確保精度，並確保設定最佳且機器維護良好以保持相同的精度。負責調整設定和程序以獲得所需精度等級的操作員都是熟練的操作員