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文档标题激光切割原理1激光切割原理是利用激光照射到钢板表面产生热量，使其熔化并蒸发2钢材的温度通常受到电暖气的功率控制，其最高不超过电暖气的功率的一半，因为能量集中在很短的区域内进行加热3使用激光切割技术，可以精确切割出简化的坯料，而不需要进一步的处理步骤4CO2激光切割技术的特点包括切割质量好切割宽度窄精度高切割速度快承受2KW功率8mm厚的碳钢切割速度为16mmin2mm厚的不锈钢切割速度为35mmin以及清洁安全无污染
该技术承受激光束照耀到钢板外表时释放的能量来使不锈钢熔化并蒸发。激光源一般用二氧化碳激光束，工作功率为500,2500瓦。该功率的水平比很多家用电暖气所需要的功率还低，但是，通过透镜和反射镜，激光束聚拢在很小的区域。能量的高度集中能够进展快速局部加热，使不锈钢蒸发。此外，由于能量格外集中，所以，仅有少量热传到钢材的其它局部，所造成的变形很小或没有变形。利用激光可以格外准确地切割简洁外形的坯料，所切割的坯料不必再作进一步的处理。
利用激光切割设备可切割4mm以下的不锈钢，在激光束中加氧气可切割8,10mm厚的不锈钢，但加氧切割后会在切割面形成薄薄的氧化膜。切割的最大厚度可增加到16mm，但切割部件的尺寸误差较大。激光切割设备的价格相当贵，约150美元以上。但是，由于降低了后续工艺处理的本钱，所以，在大生产中承受这种设备还是可行的。由于没有刀具加工本钱，所以激光切割设备也适用生产小批量的原先不能加工的各种尺寸的部件。目前，激光切割设备通常承受计算机化数字把握技术(CNC)装置，承受该装置后，就可以利用线从计算机关心设计(CAD)工作站来承受切割数据。
世界第一台CO2激光切割机是二十世纪七十年月的诞生的。三十多年来,由于应用领域的不断扩大,CO2激光切割机不断改进,目前国际国内已有多家企业从事生产各种CO2激光切割机以满足市场的需求,有二维平板切割机、三维空间曲线切割机、管子切割机等。国外知名企业有德国Trumpf公司、意大利Prima公司、瑞士Bystronic公司、日本Amada公司、MAZAK公司、NTC公司、澳大利亚HGLaserLab公司等。目前国内能供给平板切割机的企业有上海团结普瑞玛公司、
沈阳普瑞玛公司、济南捷迈公司、武汉楚天公司等。依据美国激光工业应用权威杂志“IndustrialLaserSolution”2023年度报告统计:1999年全世界共销售的激光切割系统(主要是CO2激光切割系统)为3325台,共11.74亿美元。据不完全统计我国目前每年生产CO2激光切割机近100台,共1.5亿元人民币。虽然激光切割的进展趋势较快,但应用水平与兴盛国家相比差距较大。至2023年我国已在工业生产中使用的CO2激光切割系统累计已达500台左右,约占全世界正运行系统总量的1.5%。
另一类单位是加工站(国外称JobShop),加工站是特地对外承接激光加工业务的,自身无主导产品。它的存在一方面可满足一些中小企业加工的需要;一方面在初期对推广应用激光切割技术起到宣传示范的作用。1999年美国全国共有激光加工站2700家,其中51%从事激光切割工作。八十年月我国激光加工站主要从事激光热处理工作,九十年月后,激光切割及攻站逐步增加。在此根底上随着我国大中型企业体制改革的深入和经济实力的增加,越来越多的企业将承受CO2激光切割技术。
第三类:要求均匀切缝的特别零件。最广泛应用的典型零件是包装印刷行业用的模切版,它要求在20mm厚的木模板上切出缝宽为0.7~0.8mm的槽,然后在槽中镶嵌刀片。使用时装在模切机上,切下各种已印刷好图形的包装盒。国内近年来应用的一个领域是石油筛缝管。为了挡住泥沙进入抽油泵,在壁厚为6~9mm的合金钢管上切出0.3mm宽的均匀切缝,起割穿孔处小孔直径不能0.3mm,切割技术难度大,已有不少单位投入生产。
激光束的参数、机器与数控系统的性能和精度都直接影响激光切割的效率和质量。特别是对于切割精度较高或厚度较大的零件,必需把握和解决以下几项关键技术:1、焦点位置把握技术:激光切割的优点之一是光束的能量密度高,一般10W/cm2。由于能量密度与4/πd2成正比,所以焦点光斑直径尽可能的小,以便产生一窄的切缝;同时焦点光斑直径还和透镜的焦深成正比。聚焦透镜焦深越小,焦点光斑直径就越小。但切割有飞溅,透镜离工件太近简洁将透镜损坏,因此一般大功率CO2激光切割工业应用中广泛承受5〃~7.5〃″(127~190mm)的焦距。实际焦点光斑直径在0.1~0.4mm之间。对于高质量的切割,有效焦深还和透镜直径及被切材料有关。例如用5〃的透镜切碳钢,焦深为焦距的+2%范围内,即5mm左右。因此把握焦点相对于被切材料外表的位置格外重要。顾虑到切割质量、切割速度等因素,原则上6mm的金属材料,焦点在外表上;6mm的碳钢,焦点在外表之上;6mm的不锈钢,焦点在外表之下。具体尺寸由试验确定。在工业生产中确定焦点位置的简便方法有三种:(1)打印法:使切割头从上往下运动,在塑料板上进展激光束打印,打印直径最小处为焦
点。(2)斜板法:用和垂直轴成一角度斜放的塑料板使其水平拉动,查找激光束的最小处为焦点。(3)蓝色火花法:去掉喷嘴,吹空气,将脉冲激光打在不锈钢板上,使切割头从上往下运动,直至蓝色火花最大处为焦点。对于飞行光路的切割机,由于光束发散角,切割近端和远端时间程长短不同,聚焦前的光束尺寸有确定差异。入射光束的直径越大,焦点光斑的直径越小。为了削减因聚焦前光束尺寸变化带来的焦点光斑尺寸的变化,国内外激光切割系统的制造商供给了一些专用的装置供用户选用:
(1)平行光管。这是一种常用的方法,即在CO2激光器的输出端加一平行光管进展扩束处理,扩束后的光束直径变大,发散角变小,使在切割工作范围内近端和远端聚焦前光束尺寸接近全都。(2)在切割头上增加一独立的移动透镜的下轴,它与把握喷嘴到材料外表距离(standoff)的Z轴是两个相互独立的局部。当机床工作台移动或光轴移动时,光束从近端到远端F轴也同时移动,使光束聚焦后光斑直径在整个加工区域内保持全都。如图二所示。(3)把握聚焦镜(一般为金属反射聚焦系统)的水压。假设聚焦前光束尺寸变小而使焦点光斑直径变大时,自动把握水压转变聚焦曲率使焦点光斑直径变小。
