激光加工技术

我国激光加工技术的发展情况

我国在激光加工技术方面发展非常快，从20世纪70年代起就开展了红宝石激光打孔研究和生产。到了80年代，由于我国YAG激光晶体研究较早，较好，从当时用于激光焊接、打孔的YAG激光加工设备用于生产现场，到目前有数百上千台激光焊接、打孔、打标等中小功率的激光加工设备在应用。

中小功率的CO2激光切割设备应用，也是从70年代中期到80年代初开始至今应用越来越广，由于数字化的发展，激光矢量化英、汉、图形软件的成熟，该项技术发展更快，广泛地应用广告揭示工程、装饰、装潢方面和工业加工制造业。

大功率CO2激光器是70年代末80年代初开始研究。应用在焊接、热处理等领域得到了越来越广的应用。而大功率激光器1000W～4000W左右的低阶模、高光束质量、圆偏振态的激光加工机的完善，从“七五”期间至今在激光切割方面有了飞速的发展。加之一些先进国家的成套激光加工设备大量进入我国，和我国的一些公司生产的激光加工机床大部分都在数亿元年产值的水平的发展中。由于大功率CO2激光器整体的科技含量很高，尤其是用于切割的高功率低阶模的激光器主要是进口的，但是我国在激光加工激光制造方面已经有成千上万台套在运行，今后将会有更高更快的发展，将会向先进国家的水平赶超。在大功率激光切割之外，还有激光的微加工、微调、激光表面强化、合金化、激光熔覆技术也会得到快速发展。激光、光电子将会成为产业化发展，中国会形成数个“光谷”。

激光技术的应用

20世纪80年代工业用激光系统的开发研制标志着材料加工革命的开始。具有高功率密度的激光光束能在一眨眼的功夫内融化任何材料，并无需接触工件或在工件上施加任何外力。这不仅实现了高加工速度，同时还将工件扭曲现象降至最低并减少了磨损量。今天，激光已成为主要用于切割、焊接和打标的通用工具。而TRUMPF无疑是生产用于此类加工的工业激光机床的世界领导企业之一。

激光切割：聚焦的激光束能切穿厚金属板，甚至能切割自然界最硬的材料——钻石，就如同裁剪纺织品，切割玻璃和木料一样容易。

激光束被证明为一流的切割工具，并有以下几项重要优点：加工中不向工件施加任何外力、受热影响区非常小；不论材料厚薄，都能进行高精度和高速度的任意轮廓切割，并具有出色的边口质量和狭窄切口。

激光焊接：高功率密度的聚焦激光光束能实现传统技术所无法达到的焊接应用。高质量的焊接光束与高加工速度的结合产生了卓越的生产力与效率。

极低的磨损率和高正常运作时间也是激光系统的主要优点之一。激光焊接技术的其他优点包括：高穿透度、优良的宽深比例以及无氧化作用和气密焊接。

激光钻孔：激光钻孔的特点包括：短脉冲宽度、快速的性能提高与高脉冲频率、以及高

脉冲间的稳定性。

这能保证加工材料迅速由融化状态转为气化状态，同时最大限度地缩小受热影响区。在钻孔操作中，这意味着熔融物在压力下能被有效地从孔中清除。出色的光束质量可用于切割细至50μm的细缝，钻孔深度可深达 25 mm。

激光模具修复：固体脉冲激光器的激光焊接功能显著地扩展了工具和模具修复的工艺限制。激光能将高能量光束精确地定位在直径为0.2～0.8mm (0.0078～0.031in）的点上。这样形成了异常小的焊接带。激光脉冲宽度为20ms.有经验的操作员通常使用大约每秒10个脉冲的频率。

有了激光器，死角处（例如内边）的修补工作变为可能。因此，激光器完全能够修复正常情况下不可能修复的设备。

激光切割的应用领域

激光切割是当前各国应用最多的激光加工技术，在国外许多领域，例如，汽车制造业和机床制造业都采用激光切割进行钣金零部件的加工。随着大功率激光器光束质量的不断提高，激光切割的加工对象范围之广，几乎包括了所有的金属和非金属材料。例如，可以利用激光对高硬度、高脆性、高熔点的金属材料进行形状复杂的三维立体零件切割，这也正是激光切割的优势所在。譬如在电梯行业，以及轿顶装潢中的金属切割和打孔，电梯箱侧壁和内壁的焊接，电梯零部件、呼梯盒都可以用到激光切割及焊接。此外，大功率切割设备可以广泛应用于钢铁冶金、汽车制造、石油化工、军工等行业。大功率的激光焊接设备还可以用于各种轧辊、辊道、锯片等所有磨损型大宗消耗件的激光硬化处理，能较大地提高备件使用寿命，降低备件消耗，提高设备作业率，所以说市场有需求才会有发展，这是前提。小功率激光普及率高，但是应用门槛很低，如商品标志的打标，激光可以打标但是使用标签也可以一样可以起到这种功能，它并不是不可以取代的。所以，我认为企业的技术含量决定了企业的实力与前途，特别是以激光为主的企业。

从现今人们所掌握的各种切割技术来看，激光切割技术无疑是最好的切割方法。除了上面所述的特点外，激光切割还具有噪声小、无污染等优点。随着人们环保意识的不断增强，加之激光源制造成本的下降，这样激光切割技术优势更为突出。利用激光切割技术替传统加工方法将成为今后发展的趋势。

激光切割的发展趋势

我认为激光切割最主要的发展方向是追求高效、节能。

因为用于切割的激光功率不会无限上升，所以主要是如何在现有功率范围内，如何提高其加工效率。百超在这方面也是创新的典范。例如其飞行穿孔，已经实现8mm钢板的零秒穿孔技术，因此加工效率就得到了提高。此外，百超25mm以下的可控脉冲穿孔技术，也减少了用户的加工时间，提高了效率，减少热变形，给客户带来丰厚回报。因为缩短了加工时间，就会减少客户的运行成本，就会更快的收回投资，这就体现了高效。另一方面，由于高效可以取代传统的加工工艺，比如冲剪工艺，传统认为冲剪工艺用模具可

达高速，但是高效的激光切割同样可以做到这点，所以会加速取代冲剪工艺，还有就是会取代切割消耗成本高的精细等离子切割工艺。另外一种高效的发展趋势就是有可能会研发出新的激光光源，这也是新的研发方向。目前这种技术已经存在，但是非常昂贵，还没有应用于工业领域，但这也是激光切割技术潜在的发展方向。

现在大家都在追求节能环保，都在寻求不同的激光产生方式。因为电能转化为光能的效率是很低的，如果在这方面有所突破的话，也可以大大节省用户的运行成本。毕竟电费越来越贵，越是工业化的国家电费越贵，而且发电资源也是有限的，所以这个需求会越来越大，因此在节能这方面还是大有作为的。百超独特地掌握直流和射频二种技术，为客户提供最佳解决方案。

此外，激光切割的应用领域非常广泛，纺织机械、机车车辆、电器开关、电梯、工程机械、食品机械、航空航天等行业都会是用到激光切割技术。

今后激光切割的应用也会朝大台面、大功率的方向发展。在这方面国际上走得比较快，而国内正在慢慢赶上。另外操作过程更方便、更直观也是其发展方向，当然这也跟CNC 控制系统和软件密切相关。

携手高端走向世界

曾几何时，进口激光切割机昂贵的价格，让人既爱又恨，使激光切割机成为一些大型钣金加工企业方可问津的高端加工系统。自2004年以来，在以上海团结普瑞玛、武汉华工法利莱、深圳大族激光为代表的一批优秀国内激光系统制造商的努力下，中国自行生产的激光切割系统进入了高速发展期并形成了市场的主流，且从2006年开始逐步进入国际市场。国产激光切割系统能够获得如此高的发展速度和广泛认同，以下因素起了关键作用：

首先，基于国际合作，发展适合中国市场需要的入门级机型。上海团结普瑞玛合资意大利Prima，武汉华工法利莱购买澳大利亚Laserlab，这些国际合作，将优秀的激光切割系统集成技术和加工工艺导入进来，并针对中国市场开发出了高稳定、高灵活、低成本的入门级机型。

其次，携手Rofin第三代高品质CO2激光器成就国产激光切割系统的高美誉度。在主流激光切割系统制造商的推动下，德国Rofin公司生产的CO2 板条激光器由于卓越的光束品质，长时间运行的高稳定性和极低的运行成本，迅速成为了最终用户选择激光切割机的首选激光器，同时成就了国产激光切割系统的高稳定度、高美誉度。

最后，种类齐全，满足中国宽泛的市场应用。从模切板、薄钣金、中厚板的二维激光切割机床，到管材、甚至复杂的三维工件五轴联动激光切割机床，国产的激光切割机几乎涵盖了市场应用的方方面面。合理的价位，多种可供选择的机型，不同加工要求的用户有了一个宽泛的产品选择空间。同时，直线电机技术的应用，中国主流的激光切割机床制造厂商，正在日益成为高性能价格比激光切割机床的世界级制造商。

我们作为中国激光切割机床发展的参与者、推动者，也正在见证着中国的激光切割机床走向世界！

激光切割是当前世界上先进的切割工艺。它的最大优点是由于激光光斑小，能量集中，所以切割的割缝小、无挂渣、几乎没有热变形，切割面光洁度高。激光切割关键在激光源。切割厚度大小、切割质量优劣、切割稳定性如何等都取决于激光源的性能。通用的CO2工业激光源是用电场或高频振荡迫使密封在容器内的混合气体处于激发状态，并产生受激辐射的单色光，此种光辐射在反射镜及反射透射镜之间往复反射，等积聚到足够能量后由输出透镜射出。这种激光源电极距离工件远且电极装在激光束之中。电极易烧损，载流气体消耗大，激光波长有干扰。工作电压高（约10～25kV）形成操作上的不安全。激光源体积较大、维修比较复杂，易损件的消耗大。目前比较先进的是用高频谐振方式激发混合气体的激光源，这种激光源电极距离工件近且电极装在激光束之外。与通用的 CO2工业激光源相比电极几乎没有烧损，载流气体消耗少，激光波长不受干扰。工作电压低（约l～1.2kV），操作十分安全。激光器体积小，维修简单。激光切割由于速度快、精度高，必须由微机控制的高速切割机来配合。