激光切割是一种新型的热切割方法,为热切割不锈钢的后起之秀。它是利用激光束的高能量对工件进行热切割的方法。它可用来切割金属和非金属材料,有人把激光束称为“切割刃具”也并非夸张。工业生产中常用的激光切割方法,按切割机理可分为激光气化切割、激光熔化切割和激光氧气切割。几种热切割方法的能量密度比较见表6-19。从表中可以看出,激光切割的能量密度最高。


19.jpg


一、激光切割的特点


 1. 切割时热变形小


   由于它的切割能量密度高,可实现精度切割,切割后零件的变形小、不需要机械加工就可直接使用。


 2. 切割面质量好


   切割精度可小到0.1~0.2mm,切割表面粗糙度可达到Ra十几微米,切口很窄,特别是切割热影响区宽度仅为0.01~0.1mm,不会影响材料的性能。


 3. 切割速度快


   当采用输出功率2kW激光器切割10mm以下的钢板时,其切割速度能达到等离子弧切割的水平。


 4. 切割各种材料


   它不仅能切割钢板和非铁材料,而且同样可以切割塑料、皮革和纤维布等非金属材料。


 5. 良好的切割环境


   切割时没有强烈辐射、噪声和环境污染,为操作者身体健康创造了较好的工作环境。


   激光切割同氧丙烷或火焰切割及等离子弧切割在性能上比较见表6-20。


20.jpg



二、切割设备与工艺


  切割设备有CO2气体激光器和钇铝石榴石固体激光器两种,其主要技术见表6-21。


21.jpg


  辅助气体的种类随材质不同而异,对于切割可燃材料和要求避免氧化的金属,使用惰性或中性气体;对于一般金属材料的切割,则可采用氧气。常用激光氧气切割碳钢、不锈钢、钛及钛合金、铝及铝合金等金属材料。


  激光氧气切割类似于氧燃气火焰切割,用激光能量对被切割材料进行加热达到燃点,并在氧气流中燃烧,所产生的熔渣又被氧气流从切口中排除。上述氧化反应的附加热又使切割速度和切割质量得到明显提高,对完全可氧化金属,其切割速度比氧燃气火焰切割速度能提高约10倍。常用的激光氧切割的割枪示意图如图6-16所示。


22.jpg


  由于激光切割工艺具有切口精度高、质量高和切割速度快等优势,激光切割机在国内外都有应用,而手工和普通机械激光切割机尚未进入工业性实用阶段,现在全部采用


  数控系统控制的。数控激光切割机的主要构件有:门式机架、激光器、导光系统、激光切割头、CNC控制及驱动系统、供气系统、排烟除尘系统等。国内外著名焊割设备制造厂家均能生产出高质量的数控激光切割设备,切割不锈钢最大厚度可达16mm。



三、激光器切割的发展


  目前钇铝石榴石固体激光器功率一般为几百瓦(主要用于焊接),只能切割厚度1~2mm以下的薄件金属。最近美国研制出一种新型的钇铝石榴石固体激光器,其激光束在工件上能产生出比一般结构激光器高40倍的能量密度,使切割能力大为提高,能割穿厚达38mm的超耐热合金材料或在厚为25.4mm的金属件上打孔(打穿孔时间只需2s)。


  CO2气体激光器的输出功率一般在1.5kW以下,可用于切割厚为10mm以下的碳钢和各种有色金属。日本开发出一种功率为5kW的CO气体激光器,其激光波长是CO2气体激光器的一半左右,而能量密度则为后者的4倍之多,可以切割厚板。


  为了推广应用激光切割技术,在切割设备方面也取得了较大进展。有割炬固定、平台移动的切割器。其平台有2~5个自由度,平台移动利用数控和可预编程序方式,并能与CAD(计算机辅助设计)系统连接。英国研制出的切割机,是在门架上移动的CO2激光切割装置,也是数控的,激光切割头能做5个自由度(沿X、Y、Z坐标的直线运动、旋转和倾斜)运动,可实行三个方向的切割。


  激光切割广泛用于不锈钢、钛及钛合金、铝及铝合金和超耐热合金的切割。在核工业、航空航天工业应用较多,最近在汽车的外壳板切割中也已开始使用激光切割技术,由机器人操作。




联系方式.jpg