激光切割技術(shù)

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1、《先進制造技術(shù)》課程論文——激光切割板材表面質(zhì)量研究摘要：從激光切割的原理、優(yōu)點，表面質(zhì)量內(nèi)容及其影響因素和激光切割板材表面質(zhì)量研究進展進行了綜述，最后說明了通過調(diào)整各影響因素改善切割質(zhì)量的方法。關(guān)鍵詞：激光切割；影響因素；焦點；氣壓；速度；功率TheplatesurfacequalityresearchofthelasercuttingAbstract:Fromtheprincipleandadvantagesoflasercutting,surfacequalityofthecontentandi

2、tsinfluencingfactorsandthesurfacequalityofthelasercuttingplateresearchprogressweresummarized,andfinallyillustratesbyadjustingthevariousfactorsaffectingthewaytoimprovecuttingquality.Keywords:Lasercutting.Influencingfactors;Thefocus;Airpressure;Speed;powe

3、r1引言激光切割技術(shù)是一種現(xiàn)代科技，廣泛應(yīng)用于金屬和非金屬材料的加工中，可大大減少加工時間，降低加工成本，提高工件質(zhì)量。由于它具備精密制造、柔性切割、異型加工、一次成形、速度快、效率高等優(yōu)點，所以在工業(yè)生產(chǎn)中解決了許多常規(guī)方法無法解決的難題，成了人們所幻想追求的“削鐵如泥”的“寶劍”。2原理激光切割是利用經(jīng)聚焦的高功率密度光束照射工件，材料吸收激光能，溫度急劇升高，工件表面開始熔化或氣化，并吹入活性氣體助燃。隨著激光束與工件的相對運動，同時用與激光束同軸的壓縮氣體吹走被熔化的材料，在工件上形成切縫。激

4、光照射工件表面時，一部分光被吸收，另一部分光被工件反射。吸收部分轉(zhuǎn)化為熱能，使工件表面溫度急劇升高，材料熔化、氣化，產(chǎn)生黑洞效應(yīng)，使材料吸收率提高，迅速加熱切割區(qū)材料。此時吹氧可以助燃，并提供大量熱能，使切割速度提高，還可吹走熔渣，保護和冷卻鏡頭。3激光切割技術(shù)的明顯優(yōu)點（1）切割質(zhì)量好。切口寬度窄（一般為0.1~0.5mm）、精度高（一般孔中心距誤差0.1~0.4mm，輪廓尺寸誤差0.1~0.5mm）、切口表面粗糙度好（一般Ra為12.5~25μm），切縫一般不需要再加工即可焊接。（2）切割速度快。

5、例如采用2KW激光功率，8mm厚的碳鋼切割速度為1.6m/min；2mm厚的不銹鋼切割速度為3.5m/min，熱影響區(qū)小，變形極小。（3）清潔、安全、無污染。大大改善了操作人員的工作環(huán)境。當然就精度和切口表面粗糙度而言，CO2激光切割不可能超過電加工；就切割厚度而言難以達到火焰和等離子切割的水平。但是就以上顯著的優(yōu)點足以證明：CO2激光切割已經(jīng)和正在取代一部分傳統(tǒng)的切割工藝方法，特別是各種非金屬材料的切割。它是發(fā)展迅速，應(yīng)用日益廣泛的一種先進加工方法。（4）非接觸式切割。激光切割時割炬與工件無接觸，不

6、存在工具的磨損。加工不同形狀的零件，不需要更換“刀具”，只需改變激光器的輸出參數(shù)。激光切割過程噪聲低，振動小，無污染。（5）切割材料的種類多。與氧乙炔切割和等離子切割比較，激光切割材料的種類多，包括金屬、非金屬、金屬基和非金屬基復(fù)合材料、皮革、木材及纖維等。但是對于不同的材料，由于自身的熱物理性能及對激光的吸收率不同，表現(xiàn)出不同的激光切割適應(yīng)性。4影響切割質(zhì)量的因素（1）切割速度對切割質(zhì)量的影響　　對給定的激光功率密度和材料，切割速度符合于一個經(jīng)驗式，只要在通閾值以上，材料的切割速度與激光功率密度成正

7、比，即增加功率密度可提高切割速度。這里所指的功率密度不但與激光輸出功率有關(guān)，而且與光束質(zhì)量模式有關(guān)。另外，光束聚焦系統(tǒng)的特征，即聚焦后的光斑大小也對激光切割有很大的影響?！　∏懈钏俣扰c被切割材料的密度（比重）和厚度成反比。對金屬材料而言，在其他工藝變量保持恒定的情況下，激光切割速度可以有一個相對調(diào)節(jié)范圍而仍能保持較滿意的切割質(zhì)量，這種調(diào)節(jié)范圍在切割薄金屬時顯得比厚件稍寬。有時，切割速度偏慢也會導(dǎo)致排出熱融材料燒蝕口表面，使切面很粗糙。（2）焦點位置調(diào)整對切割質(zhì)量的影響　　由于激光功率密度對切割速度影響

8、很大，透鏡焦長的選擇是個重要問題。激光束聚焦后光斑大小與透鏡焦長成正比，光束經(jīng)短焦長透鏡聚焦后光斑尺寸很小，焦點處功率密度很高，對材料切割很有利；但它的缺點是焦深很短，調(diào)節(jié)余量小，一般比較適用于高速切割薄型材料。由于長焦長透鏡有較寬焦深，只要具有足夠功率密度，比較適合切割厚工件?！　≡诖_定使用何種焦長的透鏡以后，焦點與工件表面的相對位置對保證切割質(zhì)量尤為重要。由于焦點處功率密度最高，大多數(shù)情況下，切割時焦點位置剛處在工件表面，或稍微在表面以下。在整個切割