雷射切割機原理

　　導讀：雷射在在教學、軍事、工業上都有應用。其中雷射切割機就是其應用之一。雷射切割機在金屬與非金屬的切上都有運用。利用雷射束使材料表面的融化。本文將講述雷射切割機的原理。感興趣的童鞋快來學習學習吧。

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　　雷射切割機技術採用雷射束照射到金屬板材表面時釋放的能量。使金屬板材熔化並由氣體將溶渣吹走。由於雷射力量非常集中，所以只有少量熱傳到金屬板材的其它部分，造成的變形很小或沒有變形。利用雷射可以非常準確地切割複雜形狀的坯料，所切割的坯料不必再作進一步的處理。

　　雷射源一般用二氧化碳雷射束，工作功率為500～5000瓦。該功率的水平比許多家用電暖氣所需要的功率還低，由於通過透鏡和反射鏡，雷射束聚集在很小的區域。能量的高度集中能夠進行迅速局部加熱，使金屬板材溶化。

　　利用雷射切割設備可切割16mm以下的不鏽鋼，在雷射束中加氧氣可切割8～10mm厚的不鏽鋼，但加氧切割後會在切割面形成薄薄的氧化膜。切割的最大厚度可增加到16mm，但切割部件的尺寸誤差較大。

　　作為高科技的雷射技術，自問世以來，就一直針對不同的社會需求研發出適合各行業的雷射產品，如雷射印表機，雷射美容機，雷射打標數控雷射切割機機，雷射切割機等產品，由於國內雷射產業起步較晚，在技術研發上很大程度落後於一些發達國家，目前國內的雷射產品生產廠家生產出來的雷射產品，一些關鍵的零配件如雷射管，驅動馬達，振鏡，聚焦鏡等還是採用進品的。這就造成了成本的上升，也加重了消費者的承擔。

　　近年來，隨著國內雷射技術的進步，在整機及一些零配件的研發生產上已逐漸向國外先進產品靠攏。在某些方面甚至優於國外產品，再加上介格的優勢，在國內市場還是佔據主導地位。但是在一些精密加工及設備、穩定性和耐性方面，國外先進產品還是佔據絕對的優勢的。

　　在雷射切割機中，其主要工作的是雷射管，因此我們要了解雷射管。

　　都清楚的知道雷射設備中，雷射管的重要性，下面就以現今最為普遍的一種雷射管來進行判定。CO2雷射管!

　　雷射管的組成是採用一種硬質的玻璃製造的，因此是一種易碎，易裂的物質。要想了解CO2雷射管，就必須先要了解雷射管的結構，像這種二氧化碳雷射器採用的都是層套筒式結構，最為裡面的是一層放電管。然而二氧化碳的雷射器放電管的直徑比雷射管的本身都還要粗，放電管的粗細跟光斑的大小所引起的衍射反應成為一種正比，管長的長短跟放電管的輸出功率也形成了一種比例。

　　雷射切割機在運作過程中，雷射管會產生很大熱量，影響了切割機正常工作，因此需要特域冷水機來冷卻雷射管，確保雷射切割機在恆溫狀態下正常工作。200W的雷射器選用CW-6200就可以了，製冷量5.5KW;650W的雷射器要選用CW-7800，製冷量能達到23KW。

　　雷射切割的優點：

　　優點Ⅰ——效率高

　　因雷射的傳輸特性，雷射切割機上一般配有多臺數控工作檯，整個切割過程可以全部實現數控。操作時，只需改變數控程序，就可適用不同形狀零件的切割，既可進行二維切割，又可實現三維切割。

　　優點Ⅱ——速度快

　　功率為1200W的雷射切割2mm厚的低碳鋼板，切割速度可達600cm/min;切割5mm厚的聚丙烯樹脂板，切割速度可達1200cm/min。材料在雷射切割時不需要裝夾固定。

　　優點Ⅲ——切割質量好

　　一：雷射切割切口細窄，切縫兩邊平行並且與表面垂直，切割零件的尺寸精度可達±0.05mm。

　　二：切割表面光潔美觀，表面粗糙度只有幾十微米，甚至雷射切割可以作為最後一道工序，無需機械加工，零部件可直接使用。

　　三：材料經過雷射切割後，熱影響區寬度很小，切縫附近材料的性能也幾乎不受影響，並且工件變形小，切割精度高，切縫的幾何形狀好，切縫橫截面形狀呈現較為規則的長方形。雷射切割、氧乙炔切割和等離子切割方法的比較見表1，切割材料為6.2mm厚的低碳鋼板。

　　優點Ⅳ——切割非接觸

　　雷射切割時割炬與工件沒有直接接觸，不存在有工具的磨損。加工不同形狀的零件，不需要更換「刀具」，只需改變雷射器的輸出參數。雷射切割過程噪聲低，振動小，汙染小。

　　優點Ⅴ——可切割材料多

　　與氧乙炔切割和等離子切割比較，雷射切割材料的種類多，包括金屬、非金屬、金屬基和非金屬基複合材料、皮革、木材及纖維等。

雷射切割機原理——切割方式

　　Ⅰ 汽化切割

　　是指被加工材料的去除主要是通過使材料汽化的方式進行的。

　　在汽化切割過程中，工件表而在聚焦雷射束的作用下，溫度迅速上升到汽化溫度，材料大量汽化，形成的高壓蒸氣以超音速向外噴射。同時在雷射作用區內形成「孔洞」，雷射束在孔洞內多次反射又使材料對雷射的吸收豐迅速提高。

　　在高壓蒸氣高速噴射的過程中，切縫內的熔融物被同時從切縫處吹走，直至將工件切斷。內於汽化切割主要靠使材料汽化的方式進行，因此所需的功率密度很高，一般應達到每平方釐米就有10的八次方瓦以上。

　　汽化切割是雷射切割 一些低燃點材料(如木材、碳和某些塑料)以及難熔性材料(如陶瓷等)時常採月的方法。用脈衝雷射器切割材料時也多採用汽化切割的方法。

　　Ⅱ反應熔化切割

　　在熔化切割中.如果輔助氣流不僅僅是把切縫內的熔融物吹走，而且還能夠與工件發生改熱反應，使切割過程增加另—熱源，這樣的切割稱為反應熔化切割。通常能與工件發生反應的氣體是氧氣或含有氧氣的混合氣休。

　　當工件表面溫度達到燃點溫度時，就會發生強烈的燃燒放熱反應，可大大提高雷射切割的能力。對於低碳鋼和不鏽鋼，燃燒放熱反應提供的能量是60%。對於鈦等活性金屬，燃燒提供的能量大約是90%。

　　因此，反應熔化切割與雷射汽化切割、—般熔化切割相比，所需的雷射功率密度更低，僅為汽化切割的1/20，熔化切割的1/2。然而，在反應熔化切割中，內於燃燒反應會使材料表面發生一些化學變化，從而對工件的性能會有影響。

　　Ⅲ熔化切割

　　在雷射切割過程中，如果增加一個與雷射束同軸的輔助吹氣系統，使切割過程中熔融物的去除不是單靠材料汽化本身，而主要是依靠高速輔助氣流的吹動作用，將熔融物連續不斷地從切縫中吹走，這樣的切割過程稱為熔化切割。

　　在熔化切割過程中，工件溫度不再需要被加熱到汽化溫度以上，因此所需的雷射功率密度可大大降低。由材料熔化與汽化的潛熱比可知，熔化切割所需雷射功率僅為汽化切割方法的1/10。

　　Ⅳ雷射劃片

　　這種方法主要用於：半導體材料;利用功率密度很高的雷射束在半導體構料工件表面劃出—個個淺的溝槽，由於這種溝槽削弱了半導體材料的結合力.可通達機械的方法或振動的方法使其斷裂。雷射劃片的質量用表面碎片和熱影響區的大小來衡量。

　　Ⅴ冷切割

　　這是一種新型加工方法，是隨著最近幾年紫外波段的高功率準分子雷射器的出現而提出來的。 它的基本原理：紫外光子的能量同許多有機材料的結合能相近，用這樣的高能光子去撞擊有機材料的結合鍵並使其破裂。從而達到切割的目的。這種新技術具有廣闊的應用前景，持別是在電子行業中的應用會很廣。

　　Ⅵ熱應力切割

　　脆性材料在雷射束的加熱下.其表面易產生較大的應力.從而能夠整齊、迅油地通過雷射加熱的應力點引起斷裂.這樣的切割過程稱為雷射熱應力切割。熱應力切割的機理為：雷射束加熱脆性材料的某一區域.使其產生明顯的溫度梯度。

　　工件表面溫度較高要發生膨脹.而工件內層溫度較低要阻礙膨脹，結果在工件表面產生拉應力.內層產生徑向的擠壓應力。當這兩種應力超過工件本身的斷裂極限強度時。便會在工件上出現裂紋。使得工件沿裂紋斷開。熱應力切割的速度—股為m/s量級。這種切割方法適用於切割玻璃、陶瓷等材料。

　　總結：雷射切割機是利用雷射特性以及鏡片聚焦使能量集中將材料表面融化或氣化的一種切割技術。可以做到切割質量好、速度快、切割材料多、效率高等優點。下面是有關於雷射切割機以及雷射技術的一些文章，感興趣的童鞋都可以學習學習哦。

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