激光切割特點及其應(yīng)用

激光切割的主要特性：

　　1、 激光切割的切縫窄，工作變形小。

　　激光束聚焦成很小的光點，使焦點處達(dá)到很高的功率密度。這時光束輸入的熱量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過被材料反射、傳導(dǎo)或擴(kuò)散的部分，材料很快加熱至激化程度，蒸發(fā)形成孔洞。隨著光束與材料相對線性移動，使孔洞連續(xù)形成寬度很窄的切縫。切邊受熱影響很小，基本沒有工件變形。

    切割過程中還添加與被切材料相適合的輔助汽體。鋼切割時利用氧作為輔助汽體與熔融金屬產(chǎn)生放熱化學(xué)反應(yīng)氧化材料，同時幫助吹走割縫內(nèi)的熔渣。切割聚丙烯一類塑料使用壓縮空氣，棉、紙等易燃材料切割使用惰性汽體。進(jìn)入噴嘴的輔助汽體還能冷卻聚焦透鏡，防止煙塵進(jìn)入透鏡座內(nèi)污染鏡片并導(dǎo)致鏡片過熱。

    大多數(shù)有機(jī)與無機(jī)材料都可以用激光切割。在工業(yè)制造系統(tǒng)占有份量很重的金屬加工業(yè)，許多金屬材料，不管它是什么樣的硬度，都可以進(jìn)行無變形切割。當(dāng)然，對高反射率材料，如金、銀、銅和鋁合金，它們也是好的傳熱導(dǎo)體，因此激光切割很困難，甚至不能切割。

    激光切割無毛刺、皺折、精度高，優(yōu)于等離子切割。對許多機(jī)電制造行業(yè)來說，由于微機(jī)程序控制的現(xiàn)代激光切割系統(tǒng)能方便切割不同形狀與尺寸的工作，它往往比沖切、模壓工藝更被優(yōu)先選用；盡管它加工速度還慢于模沖，但它沒有模具消耗，無須修理模具，還節(jié)約更換模具時間，從而節(jié)省了加工費用，降低了生產(chǎn)成本，所以從總體上考慮是更代表處的。

　　另一點，從如何使模具適應(yīng)工件設(shè)計尺寸和形狀變化角度看，激光切割也可發(fā)揮其精確、重現(xiàn)性好的優(yōu)勢。作為層疊模具的優(yōu)先制造手段，由于不需要高級模具制作工，來的附加好處是模具會產(chǎn)生一個淺硬化層(熱影響區(qū))，提高模具運行中的耐磨性。激光切割的無接觸特點給圓鋸片切割成形帶來無應(yīng)力優(yōu)勢，由于提高了鋸片使用壽命。

　　2、 激光切割是一種高能量、密度可控性好的無接觸加工。

　　激光束聚焦后形成具有極強(qiáng)能量的很小作用點，把它應(yīng)用于切割有許多特點。首先，激光光能轉(zhuǎn)換成驚人的熱能保持在極小的區(qū)域內(nèi)，可提供(1)狹的直邊割縫；(2)最小的鄰近切邊的熱影響區(qū)；(3)極小的局部變形。其次，激光束對工作不施加任何力，它是無接觸切割工具，這就意味著(1)工作無機(jī)械變形；(2)無刀具磨損，也談不上刀具的轉(zhuǎn)換問題；(3)切割材料無須考慮它的硬度，也即激光切割能力不受被切材料的硬度影響，任何硬度的材料都可以切割。再次，激光束可控性強(qiáng)，并有高的適應(yīng)性和柔性，因而(1)與自動化設(shè)備相結(jié)合很方便，容易實現(xiàn)切割過程自動化；(2)由于不存在對切割工作的限制，激光束具有無限的仿形切割能力；(3)與計算機(jī)結(jié)合，可整張板排料，節(jié)省材料。

　　3、 激光切割具有廣泛的適應(yīng)性和靈活性。

　　與其它常規(guī)加工方法相比，激光切割具有更大的適應(yīng)性。

　　首先，與其他熱切割方法相比，同樣作為熱切割過程，別的方法不能像激光束那樣作用于一個極小的區(qū)域，結(jié)果導(dǎo)致切口寬、熱影響區(qū)大和明顯的工作變形。激光能切割非金屬，而其它熱切割方法則不能。
　　(1)氧-可燃體(如乙炔)切割。這種方法主要用于切割低碳鋼，由于它熱輸入影響大，切割速度低，很少被用來切割20mm以下要求尺寸精確的材料。
　　(2)等離子切割。切割速度明顯快于氧乙炔切割，但切割質(zhì)量較差，切邊頂部呈圓頭狀，切邊明顯起波浪形，還要防止電弧產(chǎn)生的紫外線輻射。它稍優(yōu)于激光切割之處在于適合切割較厚鋼板和對光束反射率高的鋁合金等。
　　(3)模沖。大量生產(chǎn)零件用模沖方法成本低，生產(chǎn)周期短。但它對設(shè)計上的變化的適應(yīng)性很差，新的模具需要長時間設(shè)計，造價高，對中、小規(guī)模的生產(chǎn)來說，激光切割的特點就會充分顯示。另外，激光程控切割便于工件緊密編排，節(jié)省材料，而模沖則需要每個工作周圍預(yù)留材料。
　　(4)復(fù)雜零件分段沖切。一般情況下，沖床經(jīng)常要沖切比模具尺寸大很多的工件，有些工作還很復(fù)雜，這就導(dǎo)致切邊呈許多小貝殼狀刃口，需要第二次預(yù)備性加工整修。另外沖頭會形成比激光切割寬很多的切口中，產(chǎn)生大量鐵屑。 
　　(5)鋸切。切割薄金屬，其速度明顯比激光切割慢，而且激光作為一個靈活的無接觸，仿形切割工具，可從材料的任何一點開始切向任何方向切割。這一點，鋸切是難以做到的。
　　(6)電加工。一般，有利用電腐蝕或熔解效應(yīng)的電火花和電化學(xué)加工兩種方法，用于堅硬材料的精細(xì)加工，切口粗糙度較好，但切割速度要比激光切割速度慢幾個數(shù)量級。
　　(7)水切割。可切割許多金屬材料，但費用較高。