雷射切割金屬板材：技術、材料與應用

“雷射切割 以卓越的精度和準確度將金屬轉化為複雜的設計. 它提供高品質、光滑的飾面，需要最少的後處理，使其成為一個有趣的過程。 ''

這種方法已成為整個製造業不可或缺的一部分，因為它能夠生產具有嚴格公差的複雜零件，無與倫比的 表面處理, 和較短的周轉時間. 此外， 激光切割 此方法利用高功率雷射光束精確切割金屬板材，為製造商提供傳統方法無法比擬的保真度和效率。 

本文重點介紹了以下重要方面 雷射切割金屬板材、適合切割金屬板材的雷射類型以及最佳加工工藝。除此之外，我們將研究優點和缺點，並討論該技術的基本考慮因素。 

 

什麼是雷射切割金屬板材？

雷射切割金屬板材是一種 減材製造工藝 用於精確切割和成型複雜的金屬零件。這種創新技術允許製造商採用各種類型的金屬，包括鋁、黃銅和 激光切割鋼，用於創建複雜的圖案和設計。

與其他傳統方法不同，如 等離子切割 or 水刀切割, CNC激光切割 產生最小的熱影響區和變形，確保原始邊緣和嚴格的公差。這使其成為航空航太零件、汽車零件和電子產品外殼生產的理想選擇。

它是如何工作的？

雷射切割鈑金製程流程圖

了解雷射如何進行切割非常重要。讓我們把它分成幾塊，它是這樣的：

1– 流程從 CAD（電腦輔助設計）檔案開始，其中包含所需組件的精確尺寸和規格。例如，使用最合適的向量 CAD 檔案格式 AI、EPS、SVG、EPS、DXF等大多數雷射控制軟體都支援。

2- 這個 CAD文件 然後將其裝入電腦控制的雷射切割機中，將雷射光束引導到金屬板的表面上。

3- 雷射光束由強大的雷射光源產生，例如 CO2 或光纖雷射，將金屬加熱至熔點，沿程式路徑有效切割材料。 

4- 然後，雷射光束的強烈熱量可確保乾淨、精確的切割，同時將對周圍材料的變形或熱損傷降至最低。

 

雷射光束可以精確切割哪些金屬？

什麼是激光切割？ 這是一種多功能工藝，可用於切割各種不同厚度的金屬。通常使用雷射切割技術切割的一些金屬包括：

1.鋼鐵

雷射切割對於切割各種類型的鋼材非常有效，包括碳鋼、不銹鋼和合金鋼。它可以對從薄到厚的鋼板進行精確切割。雷射切割特別適合切割 不銹鋼 由於它能夠以最小的熱影響區進行乾淨、高品質的切割。不銹鋼通常用於食品加工、醫療器材和汽車製造等行業，這些行業的精度和衛生至關重要。

2。 鋁

鋁因其輕質、耐腐蝕和多功能性而成為另一種流行的雷射切割金屬。雷射切割可用於切割不同厚度的鋁板，使其適用於航空航太零件、標誌和建築元素等應用。

3.銅

由於銅具有高反射率和導熱性，傳統上使用雷射技術切割銅具有挑戰性，但雷射技術的進步使得精確、高效地切割銅成為可能。雷射切割通常用於製造電子、電信和電氣行業的銅部件。

4.黃銅

雷射切割也適用於切割黃銅，這是一種流行的銅鋅合金，以其迷人的外觀和耐腐蝕性而聞名。黃銅通常用於需要複雜設計和精確切割的建築應用、裝飾元素和樂器。

5.鎳合金

雷射切割能夠切割鎳合金，例如因科鎳合金和蒙乃爾合金，這些合金以耐高溫和耐腐蝕而聞名。這些合金通常用於航空航太、化學加工和海洋應用，這些領域需要精確的加工和製造。

 

用於金屬板材雷射切割的雷射類型

當涉及雷射切割金屬板材時，大多數製造商更喜歡 CO2、晶體和光纖雷射器，因為它們具有先進的切割功能。讓我們詳細討論每種類型；

1- CO2 雷射器

二氧化碳 (CO2) 雷射器透過含有二氧化碳、氮氣、氫氣和氦氣的氣體混合物放電來運作。它們產生電磁波譜遠紅外線區域的可見光。

CO2激光

此外，CO2 雷射適用於切割木材、紙張、聚​​甲基丙烯酸甲酯 (PMMA) 和其他丙烯酸塑膠等非金屬材料。此外，它們還可以處理鋁和有色金屬薄片。

除了多功能性之外，高功率 CO2 雷射還可以處理較厚的金屬，厚度可達幾公分。然而，它們不太適合高反射金屬，例如黃銅和銅，儘管氧含量較高的新型 CO2 雷射可以在一定程度上克服這一限制。

2- 光纖雷射

光纖雷射利用充滿摻雜劑（例如釹）的光纖來放大光。它們提供出色的光束品質和高強度，從而實現更快的切割速度和更小的切口寬度。

光纖激光器 

此外，光纖雷射非常適合切割各種材料，包括金屬、非金屬和合金。儘管它們可以處理薄金屬，但對於超過約 20 毫米的較厚材料效率最低。

此外，更昂貴的型號可以切割高達 6 千瓦的功率，使它們能夠處理更厚的材料。它們在這些條件下的卓越性能使其在切割黃銅和銅等高反射金屬方面表現出色。除了切割之外，它們還非常適合其他操作，例如退火和 激光雕刻.

3- 晶體雷射

晶體雷射器，也稱為固體雷射器. 晶體雷射中最常見的晶體材料包括：摻釹釔鋁石榴石（Nd：YAG）、摻釹釔氟化鋰（Nd：YLF）和摻鉺釔鋁石榴石（Er：YAG）。這些雷射利用晶體來產生光束。 

它們提供高輸出功率和能源效率，使其適合切割、 焊接，以及金屬、陶瓷和塑膠等雕刻材料。此外，晶體雷射可以在不同的波長下工作，從而可以精確控制雷射光束的特性和被加工材料的吸收特性。 

此外，晶體雷射結構緊湊、可靠且使用壽命長，使其成為穩定性和性能至關重要的工業和科學應用的熱門選擇。

 

雷射切割金屬板材技術

雷射切割金屬板材採用了多種技術，每種技術都有獨特的優點和應用。一些最常見的技術包括：

鈑金激光切割

1. 雷射光束熔融切割

在此過程中，雷射光束將材料加熱至熔點，高壓氣體（通常是氧氣或氮氣）吹走熔化的材料以形成切割。 

熔融切割用途廣泛，適用於多種金屬，包括鋼、鋁和不銹鋼。而且，其 能夠輕鬆切割複雜形狀和複雜圖案，使其適合各種工業應用。

2. 雷射光束火焰切割

火焰切割，也稱為反應切割，是用於厚金屬板材的熔融切割的一種變體。最適合切割碳鋼、不鏽鋼、鋁等金屬。在這項技術中，氧氣被用作輔助氣體，雷射光束與金屬反應，產生放熱反應，產生強烈的熱量來熔化材料。

3. 雷射光束昇華切割

熱昇華切割是一種主要用於切割的工藝 熱敏性材料，例如某些塑膠和聚合物。在昇華切割中，雷射光束繞過液相直接將材料加熱至汽化點。因此，它可以實現乾淨、精確的切割，並具有最小的熱影響區，並且適用於對熔化或燃燒敏感的材料。 

 

雷射切割金屬板材的 10 個實用技巧

以下是透過雷射切割金屬板材時需要考慮的 10 個有用技巧，它們將幫助您使過程順利且無錯誤；

• 使用基於向量的設計來精確控制切割路徑和形狀。 

• 保持設計簡單，以優化切割效率並最大限度地縮短生產時間。

• 保持特徵之間的適當間隙，以確保乾淨、準確的切割。

• 選擇在厚度和成分方面與雷射切割過程相容的材料。 

• 在設計文件中清楚地指定切割路徑、蝕刻區域和雕刻。

• 設計零件時考慮材料厚度的變化。

• 採用卡榫和槽連接以實現精確對準和組裝。

• 優化嵌套佈局，以最大限度地提高材料利用率並最大限度地減少浪費。

• 包括封閉結構的通風孔或減壓切口，以防止滯留空氣或氣體。
• 提供清晰的文件格式指南，以確保與雷射切割機的兼容性。

 

鈑金雷射切割有哪些優點？

讓我們評估一下雷射切割在鈑金製造中的一些優點；

• 雷射切割提供極其精確的切割，能夠創造出複雜的幾何形狀和複雜的細節。
• 激光切割機 程式設計為 CAD / CAM 軟體始終生產相同的零件，使其成為一致性至關重要的大量訂單的理想選擇。
• 雷射切割是一種快速工藝，能夠快速切割複雜形狀和厚材料。
• 現代雷射切割機高度自動化，減少了對體力勞動的需求並提高了生產力。
• 雷射切割邊緣通常更光滑，需要的後處理更少，從而縮短生產週期並降低成本。

 

鈑金雷射切割有哪些缺點？

讓我們來了解金屬製造中雷射切割的一些缺點；

• 雷射切割機對其可有效切割的材料厚度有限制，通常可達 15-20 毫米 平均而言，這使得它們不太適合切割厚金屬。
• 雷射切割會產生有毒氣體和煙霧，特別是在處理塑膠等材料時，會對操作員造成健康風險，並需要適當的通風系統。
• 雷射切割需要大量能源，由於電力消耗增加，導致更高的營運成本和環境影響。
• 購買雷射切割機的前期成本很高，這對企業來說是一筆巨大的投資。此外，維護和輔助成本會進一步增加總費用。
• 雷射切割僅適用於部分金屬；某些材料（例如銅和鋁）由於其反射特性或熔點，可能需要使用此方法更有效地切割。

 

Prolean 的雷射切割鈑金服務

金屬板材雷射切割需要高功率雷射和有效的安全措施來確保產品設計品質。這會導致高昂的初始成本。然而，外包給合適的專業人員可能是獲得滿意結果的一個不錯的選擇。

At 精實型 我們跟隨 ISO 9001：2015 標準 並提供高品質 鈑金加工服務 從客製化生產到製造。 憑藉我們技術精湛的專業團隊，我們優先關注細節，以最短的交貨時間增強產品設計和性能。

無論您的專案需要複雜的設計、嚴格的公差還是大規模生產，我們先進的 雷射切割服務 精心打造，以滿足您的獨特需求。我們確保每次迭代的高品質和成果。因此，請隨時向我們發送您的設計並立即獲得 股份!

閱讀更多： 雷射切割過程中常見的缺陷

 

加起來

雷射切割金屬板材 已成為一種令人著迷的製造技術，為製造複雜的金屬零件提供了卓越的效率和多功能性。此外，有用的提示可幫助您提高雷射切割專案的效率。

此外，雷射切割是一種適應性很強的工藝，可用於切割各種厚度的金屬板材，從薄箔和薄膜到厚板。這種靈活性使其適合跨行業的各種應用，包括汽車製造、航空航天工程、電子產品生產等。

 

常見問題

Q1.用於板材切割的 CO2 雷射器和光纖雷射的主要區別是什麼？

CO2 雷射器更適合加工較厚的材料，並且在各種材料上具有多功能性。相較之下，光纖雷射可為較薄的材料（尤其是不銹鋼和鋁等金屬）提供更高的速度和效率。

Q2。鈑金製造中可以使用雷射切割來切割哪些材料？

雷射切割可以處理多種材料，包括低碳鋼、不銹鋼、鋁、黃銅、銅和鈦。它具有令人難以置信的多功能性和精確性，使其成為複雜設計和精確切割的理想選擇。

Q3- 除了雷射之外，還有其他金屬板材切割方法嗎？

當然，您也可以考慮使用許多其他方法來製造金屬。以下是您可以根據製造要求選擇的替代方案。

• 放電加工
• CNC銑削
• 水射流切割

 

資源中心

1- 金屬界面。 （2023）。 雷射切割用氧氣或氮氣的6點！ 金屬接口。從...獲得： https://www.metal-interface.com/articles-news/t/technical-report-laser-cutting/oxygen-or-nitrogen-gas-laser-cutting-6-points

2- Naresh, KN 與 Khatak, P. (2022)。雷射切割技術：文獻綜述。 今日材料：會議記錄, 56，2484-2489。 

https://doi.org/10.1016/j.matpr.2021.08.250