探索精密雷射切割的優點和缺點

「當涉及快速、可複製的複雜設計和經濟高效的零件剪切時，雷射切割工具極大地有助於滿足這些要求。它幾乎可以切割所有材料，無論是塑膠還是高剛性金屬。

該過程使用高度集中的光束，透過聚焦熱點鏡頭熔化、汽化和燒蝕材料，從而獲得精確的結果。該技術利用分立技術提供了操作彈性 CNC激光切割 CO2、NdYAG 和液晶設備等來源。因此， 激光切割優勢 使製造商能夠處理廣泛的應用，從生產高度詳細的醫療用途零件到飛機原型零件。雷射切割領域之所以如此廣泛和發展，是因為在半導體生產中製造板材、鋸切管材、雕刻複雜的設計零件、鑽穿鑽石以及微焊接。因此，從廣泛的方面來說，它的用途是非常深遠的。 

與傳統切割技術相比，它具有更多優勢。這些機器的特點是它們被認為是最準確的。這些機器可以產生最少的材料浪費，零件加工速度特別快。此外，雷射機可以將簡單的設計穿孔成型為 2D 和 3D 等複雜設計。另一方面，它也帶來了一些缺點。例如，其使用受到材料厚度的限制、有害氣體和煙霧的釋放、能耗大、初始投資要求高等。 

雷射機也為使用者提供了多種好處。然而，其他方法，如水刀切割、數控加工等 等離子切割金屬板材，也因其獨特的方法而被認為是有效的。本文將透過解釋工作過程和探討雷射切割的精度來深入探討雷射切割的優缺點 切割技術的類型.

 

雷射如何精確切割材料？

精密雷射切割

雷射切割製程基於使用高度聚焦的能量雷射光束，用於快速加熱和汽化材料。這種熱量以極快的速度產生，形成一個小的高溫區域，當材料以勻速通過時，材料會迅速熔化或蒸發，對於小尺寸零件而言，大約需要5 至15 秒，具體取決於被刺穿的材料。 

In 雷射切割金屬板材 過程中，氣體被引導至熱點，導致預期零件材料熔化或蒸發。根據切割的材料類型，使用氣體作為輔助。從塑膠到金屬，這些可能有所不同。例如，輕質鋁通常容易氧化，而氮氣被認為是防止氧化原因的便利選擇。相反，對於鋼來說，氧氣透過局部氧化材料來加速穿孔過程，從而促進零件表面的熔渣去除，具有顯著的意義。 

雷射切割機有多種設計。最常用的類型是固定工件和移動雷射光學元件、鏡子以及 X 軸和 Y 軸。通常使用的另一種工藝稱為“固定光學”格式。當工件在切割操作期間移動時，它使雷射頭保持靜止。另外，其他技術被描述為上述兩種技術的組合。機器可以以不同的方式配置；然而，它們都使用電腦化或軟體控制的功能，遵循 2D 和 2.5D G 程式碼模式中定義的複雜切割路徑。

 

雷射切割優勢

雷射切割具有眾多優勢，使其成為各行業的首選：以下是雷射切割的一些獨特方面，包括：

1.高精度

原型 3D 雷射刀具加工

雷射光束是一個精確、自動的過程。它對能量和材料或雷射光學運動的有效控制可實現高精度切割。核心優勢之一是它能夠以高進給率執行複雜的設計，甚至可以處理厚度在 0.32 毫米至 0.10 毫米之間的難碎材料。

2. 減少材料污染

與通常需要使用冷卻劑或潤滑劑的機械切割技術相比，雷射切割僅使用能量和氣體。這項獨特的功能避免了磨削或切削冷卻劑可能對正在加工的材料造成化學污染的情況。 

3. 高速工藝

與其他各種技術相比，雷射切割以其高加工速度而聞名。根據即時範例，與標準帶鋸相比，使用 40 kW 氧氣輔助雷射精確切割 10 毫米鋼板的切割速度減少了 12 倍，並且比精密線切割機快了 50 -100 倍切割過程。 

4. 無限的 2D 和 3D 複雜性

3D 雷射切割設計原型零件

雷射切割的本質是由 G 代碼運動控制，被認為更方便以對材料施加最小的力來生產複雜的設計。這允許切割與主體密切相關的特徵。該工藝僅影響材料特性，並可能導致不令人滿意的後果，因為切割過程本身更精確，並自動塑造 3d 到 2d 配置

5. 材料的多功能性

雷射切割技術是一種用途非常廣泛的機器，可以有效切割多種材料，例如 鋼材雷射切割、鈦雷射切割、壓克力、低碳鋼、鈦、哈氏合金和鎢雷射切割。引入了雙頻雷射等最新技術，擴大了可以輕鬆精確處理的材料範圍。例子包括碳纖維增強複合材料。  

 

雷射切割的局限性

雷射切割儘管有許多優點，但也有一些明顯的缺點。讓我們弄清楚該過程的一些有限方面。

1. 材料厚度限制

最常見的雷射切割機的功率範圍通常小於 6 kW。這個值得注意的因素將它們在金屬厚度上的切割深度限制為大約 12 毫米，即使在這個深度，該過程通常會相當緩慢。然而，深入意味著需要更強大、更大的機器，而這些機器通常成本更高。在這方面，雷射加工的主要缺點與其他傳統切割技術（例如水刀和線切割放電加工）的缺點相同，儘管後者可能更快。

2. 有害氣體和煙霧

儘管某些材料（尤其是金屬）在雷射切割過程中危害不大，但其他材料（例如聚合物）在暴露於高溫條件下時可能會導致有毒氣體和煙霧的排放。例如，含氟聚合物和聚四氟乙烯熱塑性塑膠會產生光氣，對人體健康產生負面危險。使用專門的受控氣氛處理對於應對此類危險或有害排放至關重要。 

3. 高能耗

雷射機屬於精密工具，通常比其他切割工具消耗更多能量。例如，3 軸數控工具機可以穿孔 40 毫米鋼板毛坯，並且比用於相同目的的標準雷射工具機消耗更低的功率。然而，整體或組合功耗可能會根據處理時間等因素而變化。在雷射光束切割速度更快的情況下，淨功耗可能仍然有利於雷射機，儘管這些差異的比較相當複雜。  

 

安裝雷射切割機所需的前期成本

雷射加工工具的初始投資成本可能會有很大差異，具體取決於功率利用率等因素。以下是下面討論的一些對成本不利的場景； 

• 小型機械車間通常使用 1-3 kW 範圍內的低功率雷射器，成本約為 2,000 美元。這些機器通常用於輕型任務，能夠切割最大 10 毫米的鋼板，並提供適度的產量。 
• 對於需要更大功率和更好性能的應用，市場上有輸出功率為 6-10 kW 的機器。與以前的小型機器相比，這些機器提供更大的切割深度和更快的加工速度。流行品牌和大容量型號的價格範圍從 10,000 美元左右開始，最高可達 150,000 美元。 
• 綜上所述，雷射機的初始投資通常不會比三軸或五軸數控加工中心高很多。由於維護減少和生產時間縮短，總擁有成本通常較低。入門級 CNC 加工中心的起價通常為 3 美元，而頂級品牌雷射機的高級 CNC 加工中心的價格可以從 5 美元到 8,000 美元不等。

7 種常見的雷射切割技術？

雖然 雷射切割應用 它是如此普遍，它是一種多功能技術，以其以高維度頻率製造零件的卓越能力而聞名。雷射切割有七種有效的技術；

熔融切割（雷射熔融切割）

雷射熔化切割，也稱為熔化切割，主要是高功率雷射光束。它通常作用於目標工件的一小部分區域，產生熔化金屬的強熱。 

一旦金屬達到熔融狀態，氮氣、氦氣或氬氣等惰性氣體就會吹出熔化的材料。本機可適當剪切鋁、鋼、銅、鈦、鎳等合金。在操作中，光束聚焦在特定點上，直到實現熔化。由惰性氣體製成的保護氣體可以防止金屬被周圍的氧氣氧化，氣體射流使金屬軟化並透過切片作用被切穿。

雷射熱昇華切割

雷射熱昇華切割，也稱為汽化雷射切割。它是一種非金屬切割工藝，透過將雷射光束聚焦在一個點上直到工件材料加熱並汽化來執行。它涉及使用惰性氣體射流均勻地吹走汽化顆粒。其主要功能是去除材料而不是防止氧化。材料越厚，蒸發所需的熱量就越多，暴露時間就越長，最終會導致材料損失，並增加交貨時間。雷射汽化可用於低熔點金屬，如錫和鎂合金。

遙控雷射切割

遠程雷射切割無需氣體射流即可透過昇華來蒸發工件部分。與舊技術不同，遠端切割機不依賴氣體噴射來去除材料。由於缺乏材料去除的幫助，這反過來又阻礙了他們處理厚金屬板。

氧氣雷射切割

氧氣火焰切割

氧氣雷射切割，也稱為LASOX（雷射輔助氧氣切割）。它有利於深度切割材料，並具有標準雷射切割機的速度。儘管傳統的熔化雷射切割僅限於一定的厚度。例如，LASOX 允許標準 2kW 數控雷射切割機 可加工 2 至 4 英吋（50 毫米至 100 毫米）的較厚材料。這一結果是透過用氧氣取代雷射工具中通常使用的惰性氣體來實現的。它充當燃料，在焦點處點燃雷射的熱量，從而使溫度升至極端水平。較高的溫度不僅有助於切割高厚度的材料，而且使切割速度更快。

火焰雷射切割

此外，氧燃料雷射切割機將氧燃料混合物的噴射與雷射切割機的加熱和汽化結合。使用最廣泛使用的燃料，例如丙烷、天然氣和乙炔，這些燃料產生強烈的火焰，從而更容易切割材料。 

與僅基於氧氣的 LASOX 相比，火焰切割提供了可用於不同燃料混合物的靈活性。氣體混合物的成分會影響火焰的功率。例如，氧氣和乙炔的混合物可以產生非常熱的火焰，其切割能力與等離子割炬相同。火焰切割能夠切割最大厚度為 10 英吋（270 毫米）的材料。 

零寬度雷射切割

熱應力雷射切割 (TSLC) 或零寬度雷射切割 (ZWLC) 是光纖雷射在水或冷卻劑噴射的幫助下進行受控脈衝的過程。這兩個因素的共同作用導致材料內形成內部熱應力，進而導致沿劃線形成微裂紋，而不會造成任何材料浪費。這些微裂紋是根據材料的不同膨脹率，透過受控裂紋過程產生的。

ZWLC 將玻璃等材料加熱至臨界點，以啟動熱過程的突然膨脹。在熱噴射之後施加冷卻噴射，在材料內部產生熱梯度，產生高的內部熱拉伸應力。相較之下，雷射熔化切割通常使用與雷射光斑直徑相等的汽化材料來進行精確切割，並且在此過程中不會損失任何材料。因此，它適用於需要極高精度公差的項目。

受控斷裂雷射切割機

具有受控斷裂的雷射切割機是透過在脆性材料中產生熱應力來製造的，這會導致在不使用冷卻劑的情況下產生裂縫。有時，可以使用機械衝擊來分離材料的兩側。這些機器通常使用二氧化碳雷射來汽化材料並使其膨脹，從而產生壓應力。當材料冷卻時，它在拉應力下收縮。 

對於其他選項 CO2 和光纖雷射 被合併。光纖雷射產生高功率且聚焦的光束，可以輕鬆穿透堅韌的材料，而二氧化碳雷射器提供更溫和的加熱，可以在不損壞工件的情況下啟動該過程。

 

等離子切割的替代技術

以下是等離子切割的三種著名替代技術，包括：

CNC等離子切割

數控等離子切割

等離子切割使用過熱氣體等離子流上的電極來引導電弧並腐蝕材料，類似於放電加工 (EDM) 過程。它的威力非常強大，甚至足以切割硬鋼零件。通常，它用於重金屬和粗加工作業，例如為船舶和建築項目準備鋼部件。

水射流切割

高精度水刀切割 

水刀切割製程使用小型便攜式機器，使用石榴石磨料作為切割工具，對各種材料進行精確切割和成型。儘管它對於大多數材料都非常有效，但在處理特別堅硬的工件時，唯一的困難可能是表面。水刀切割的特點是切割精度高，但速度比雷射加工相對慢，尤其是在切割較厚、較硬的材料時。 

數控加工

精密CNC加工 

傳統方法 CNC 加工是一種從扁平材料中提取零件的過程，具有高精度、可靠性和可重複性，就像雷射加工方法一樣。此外，數控加工需要更多的設定和加工時間，並涉及更高程度的手動幹預。然而，CNC 有一些成本考慮，但它可以成為適應 3D 設計和執行部分深度切割的良好工具，但由於旋轉切削工具可能會導致局部加熱。

 

Prolean 的精密切割服務

Prolean從更廣泛的角度為客戶提供按需製造解決方案。我們的技術精湛的專業人員團隊可以幫助您選擇合適的材料到加工。無論您需要原型設計還是大量生產的零件，我們的內部加工設備都配備了高精度的最新機器來滿足您的專案需求。如果您想對您的設計進行初步評估，只需將您的 DFM 發送給我們，我們的工程師會透過建議適當的工藝和材料選項來幫助您建立完整的分析，以確保節省您的製造專案成本。將您的設計發送給我們，並立即獲得免費的工程報價！

加起來

雷射加工的發明為製造業帶來了變革，帶來了無限的好處。各種材料的快速加工減少了所花費的時間並降低了營運成本。其應用範圍很廣。它可用於航空航天和汽車工業。雷射加工的優點和缺點可幫助您為您的專案做出正確的選擇。如果您需要頂級品質 激光切割服務 請聯絡 Prolean，中國領先的按需製造製造商之一。 

 

常見問題解答

Q1.雷射切割有哪些功能？

雷射切割是生產不同工業用途產品的一種流行工具，包括汽車和飛機內飾零件的製造以及醫療一次性或一次性零件的製造。該器具甚至可以切割特殊金屬、柔性塑膠等。

Q2。雷射切割過程中常見的缺陷有哪些？

該過程通常會在雷射切割零件上產生毛邊和變化或粗糙邊緣。此外，材料脫色和操作過程中氣壓波動也很常見 雷射切割缺陷. 

Q3。使用雷射切割貴嗎？

雖然雷射零件製造似乎是一項成本高昂的啟動，但事實上，這是對專案或應用所需的精度和保真度的投資。事實上，根據要切割的材料類型和雷射功率要求，這些機器的價格相對較高，但高生產率和準確的結果使其成為零件製造的值得投資。 

Q4。製造商可以採用雷射加工進行大量生產嗎？

由於其無與倫比的精度和均勻性，雷射切割被認為是大批量切割的完美且經濟的選擇。這些突出因素反過來又有助於節省時間和成本。

Q5.提及雷射光束加工的一些優點和缺點？

雷射光束加工技術有很多優點，但也有一些小缺點。它可以有利地切割從高強度金屬到塑膠的各種材料。此外，工具需求非常小，這往往會導致該過程的成本較低。雷射切割零件的表面完整性以及零件的​​精度和尺寸穩定性得以保持。然而，就缺點而言，它通常需要熟練的專業人員和高維護成本。此外，塑膠熔化過程中排放的氣體和煙霧可能對負責人員和環境造成危害。

Q6.標準雷射機可以切割工程級塑膠嗎？

是的，標準雷射機旨在切割具有高性能和尺寸精度的工程級熱塑性塑膠。通常，從醫用級聚甲醛樹脂到硬質丙烯酸樹脂，它可以精確地將材料刺穿成預期的形式或形狀。