激光切割
激光切割是什么原理
激光切割是什么原理
激光切割是一种利用激光束对材料进行切割的加工方法。
其原理是利用激光器产生的高能量、高密度的激光束，将激光束照射到待加工材料上，通过激光束与材料相互作用产生的热效应，使材料局部加热并迅速熔化、汽化，然后通过气体喷射等方式将熔化的材料从切割缝中排出，从而实现对材料的切割。
激光切割的主要原理包括以下几个方面：
1. 光能聚焦：利用透镜等光学元件将激光束聚焦成一个小点，从而提高激光束的功率密度，增加其对材料的热作用。
2. 光热效应：激光束激发材料表面的原子和分子，使其吸收激光能量转化为热能，提高材料的温度。
3. 热传导：被加工材料中的热能沿着切割路径进行传导，使得材料表面和周围区域的温度升高。
4. 热传导扩散：加热区域的材料迅速向周围辐射热量，使得周围材料的温度也升高。
5. 熔化和汽化：当材料温度达到一定程度时，材料开始熔化，并伴随着产生气化蒸汽，形成蒸汽泡。
6. 气流喷射：通过喷射适当的气体（如氧气、氮气）来冷却切割区域，同时将熔化的材料从切割缝中排出，保持切割质量。
通过控制激光束的能量、聚焦形成的点位和喷射气体的压力等参数，可以实现对不同材料的切割，如金属、非金属材料等。
激光切割具有切割速度快、精度高、切割面光滑等优点，广泛应用于制造业、电子产业、汽车工业等领域。
激光切割常规知识点总结
激光切割常规知识点总结一、激光切割的基本原理激光切割是利用激光束对材料进行加热并使其融化，然后利用气体吹掉熔融材料，实现对工件的切割和加工。
激光切割的基本原理包括以下几个方面：1. 光学原理：激光切割系统由激光器、准直器、聚焦镜和切割头等部件组成。
激光器产生的激光束经过准直器和聚焦镜聚焦成一束高能密度的激光束，并通过切割头对工件进行切割。
2. 热力学原理：激光束对材料的作用主要是利用激光的光能将材料加热至熔点或汽化点，使其发生相变并形成蒸汽，然后利用气流将蒸汽吹离工件表面，以实现切割和加工。
3. 动力学原理：激光切割过程中需要控制激光束的能量密度、聚焦深度和切割速度等参数，以实现对工件的精确切割和加工。
二、激光切割设备激光切割设备是实现激光切割加工的关键装备，主要包括激光器、光纤传输系统、切割头、数控系统和辅助气体系统等部件。
激光切割设备的主要特点包括以下几个方面：1. 激光器：激光切割设备通常采用二氧化碳激光器、光纤激光器或固体激光器等作为激光源，具有高能量密度、高光束质量和长寿命等优点。
2. 切割头：切割头是激光束对工件进行切割的部件，主要包括焦距调节装置、气体喷嘴、光斑调节器和感应器等部件，能够实现对激光束的调节和控制。
3. 数控系统：激光切割设备通常配备数控系统，能够实现对切割参数、切割路径和切割速度等参数的精确控制，以实现对工件的精确切割和加工。
4. 辅助气体系统：辅助气体系统包括氧气、氮气和惰性气体等，用于实现对切割过程中产生的熔融材料和烟尘的清除，以保证切割质量和工作环境的清洁。
三、激光切割的材料激光切割能够对金属材料和非金属材料进行切割和加工，主要包括以下几类材料：1. 金属材料：包括碳钢、不锈钢、铝合金、铜合金、钛合金和镍合金等金属材料，具有导热性好、熔点高和导电性强等特点。
2. 非金属材料：包括塑料、橡胶、布料、陶瓷和玻璃等非金属材料，具有熔点低、易氧化和易挥发等特点。
激光切割不仅可以对单一材料进行切割，还可以对多种复合材料进行加工，例如通过调节激光切割参数和使用不同的辅助气体，可以实现对金属与非金属的复合材料的切割和加工。
激光切割工作原理
激光切割工作原理
激光切割是一种高精度的切割技术，利用聚光的激光束对材料进行切割，其工作原理主要包括以下几个方面：
1. 激光器：激光切割的关键是激光器产生高能量、高密度的激光束。
常见的激光器有CO2激光器和光纤激光器。
CO2激光
器利用气体放电产生激光，光纤激光器则通过光纤将激光传输到切割头部。
2. 激光传输：激光束由激光器产生后，通过光纤传输到切割头。
光纤具有高强度、高能量密度和较小的光束直径等优势，能够准确地将激光束传输到切割位置。
3. 切割头：切割头是激光切割的核心部件，包括聚焦透镜和喷气嘴等组成。
激光束通过聚焦透镜聚焦成小的光斑，增强能量密度；同时，喷气嘴向切割位置喷射辅助气体，将材料熔化并吹散。
4. 材料切割：激光束聚焦后，能量密度急剧增加，对材料表面进行剧烈炙烤。
材料很快升温，超过其熔点，形成液态金属或气态。
同时，辅助气体喷射时产生的气流将气态金属或气体吹散，形成一个窄而深的切割槽。
总结而言，激光切割的工作原理是通过激光器产生高能量的激光束，经由光纤传输到切割头，再通过聚焦和辅助气体的作用，对材料进行高效切割。
这种高度集中的能量可以实现非常精确的切割，并且适用于各种材料，如金属、塑料、木材等。
激光切割课程
激光切割课程一、激光切割的基本原理激光切割是一种高效精确的切割技术，利用激光束的能量将材料加热融化或气化，然后通过气流将融化或气化的材料吹走，从而实现切割目的。
激光切割的原理在于激光的强烈能量密度，能够快速将材料加工并实现高精度的切割。
二、激光切割的优势1. 高精度激光切割具有非常高的精度，可以实现微米级的切割精度，适用于需要高精度加工的场合。
2. 高效率激光切割速度快，效率高，能够快速完成加工任务，提高生产效率。
3. 无接触加工激光切割是一种非接触加工技术，可以避免材料表面损坏或变形的问题，适用于对材料表面要求高的加工。
4. 可加工多种材料激光切割适用于各种不同类型的材料，包括金属、非金属、有机材料等，具有广泛的适用性。
三、激光切割的应用领域激光切割广泛应用于工业生产中的各个领域，如汽车制造、航空航天、电子制造、金属加工等。
其高精度、高效率和广泛适用性使激光切割成为现代制造业中不可或缺的重要工艺。
四、激光切割的操作注意事项1. 安全防护激光切割的操作中应严格遵守安全规定，佩戴防护眼镜、手套等防护用具，确保人身安全。
2. 设备维护定期对激光切割设备进行维护保养，保持设备正常运转，确保加工质量和效率。
3. 材料选择根据加工要求和材料特性选用合适的材料进行切割，提高加工效果和成品质量。
五、结语激光切割作为一种高效精确的切割技术，正在被越来越广泛地应用于各个领域。
掌握激光切割的基本原理和操作技巧，将有助于提高生产效率，促进制造业的发展。
希望本文的介绍能对激光切割技术有所了解，并为相关领域的学习和实践提供帮助。
激光切割的用途
激光切割的用途
激光切割是一种使用高能激光束来切割材料的技术。
它具有精度高、速度快、操作灵活等优点，因此在各种领域都有广泛的应用。
以下是几个常见的激光切割的用途：
1. 工业制造：激光切割广泛应用于工业制造领域，用于切割金属、塑料、木材等各种材料。
它可以实现高精度的切割，制作出复杂形状的零件和部件。
2. 汽车制造：激光切割被广泛用于汽车制造业，用于切割车身板材、车身零部件等。
它可以实现快速、精准的切割，提高制造效率和质量。
3. 电子设备制造：激光切割可用于切割和加工电子设备中的电路板、导线、微细结构等。
它可以实现细小尺寸和复杂形状的切割，适用于微电子制造领域。
4. 精密加工：激光切割可以用于精密加工各种材料，如珠宝、眼镜、手表、医疗器械等。
它可以实现高精度的切割和雕刻，制作出精美而细致的产品。
5. 纺织品行业：激光切割在纺织行业中的应用越来越广泛。
它可以用于切割和雕刻各种纺织品，如服装、鞋帽、家居用品等。
激光切割具有非接触性的特点，避免了材料的损坏和变形。
以上仅列举了一些常见的激光切割应用领域，随着激光技术的不断发展，其应用范围还在不断扩大和深化。
激光切割行业知识
激光切割行业知识激光切割技术作为一种高精度、高效率的加工方式，在工业制造领域中扮演着越来越重要的角色。
它通过高能量密度的激光束照射材料表面，使材料迅速熔化、汽化或燃烧，从而实现材料的切割。
以下是关于激光切割行业的一些关键知识点：1. 技术原理：激光切割机的核心是激光发生器，它可以产生高功率的激光束。
这种激光束通过聚焦系统聚焦到材料上，由于激光的高能量，材料在焦点处迅速熔化或蒸发，形成切割。
激光切割可以非常精确地控制切割路径和深度，因此适用于精细加工。
2. 应用领域：激光切割技术广泛应用于金属加工、汽车制造、航空航天、电子、医疗设备、精密仪器等多个行业。
它能够处理各种金属和非金属材料，如不锈钢、碳钢、铝、铜、塑料、木材等。
3. 优势特点：- 高精度：激光切割可以精确到微米级别，适合复杂和精细的切割需求。
- 高效率：与传统的切割方法相比，激光切割速度快，生产效率高。
- 灵活性：激光切割可以轻松调整切割路径，适应各种复杂形状的设计。
- 非接触式加工：激光切割不接触材料，减少了加工过程中的磨损和变形。
4. 技术发展：随着技术的进步，激光切割技术也在不断发展。
例如，光纤激光切割机因其高效率、低能耗和长寿命而越来越受欢迎。
同时，激光切割技术也在不断向更高功率、更高精度和更智能化的方向发展。
5. 市场趋势：随着工业4.0和智能制造的推进，激光切割行业正迎来新的发展机遇。
自动化、智能化的激光切割系统能够更好地满足个性化和定制化生产的需求。
此外，环保和节能也是激光切割技术发展的重要方向。
6. 挑战与机遇：尽管激光切割技术具有许多优势，但也面临着成本、操作复杂性和材料限制等挑战。
随着新材料的出现和激光技术的进步，这些挑战正在逐步被克服，为激光切割行业带来新的机遇。
7. 未来展望：预计激光切割技术将继续在提高加工效率、降低成本和扩大应用范围方面取得突破。
同时，随着全球制造业的数字化转型，激光切割技术将在智能制造和柔性生产中发挥更加关键的作用。
激光切割分类
激光切割分类激光切割是一种利用高能激光束对材料进行切割的技术。
根据不同的切割原理和设备特点，激光切割可以分为几种不同的分类。
一、气体激光切割气体激光切割是利用气体激光器产生的激光束对材料进行切割的一种方法。
常见的气体激光切割包括CO2激光切割和氮气激光切割。
CO2激光切割是利用CO2激光器产生的激光束对非金属材料进行切割，如塑料、布料、纸张等。
氮气激光切割则是利用氮气激光器产生的激光束对金属材料进行切割，如钢铁、铝合金等。
气体激光切割具有切割速度快、切割质量高、切割厚度大等优点。
二、固体激光切割固体激光切割是利用固体激光器产生的激光束对材料进行切割的一种方法。
常见的固体激光切割包括光纤激光切割和半导体激光切割。
光纤激光切割是利用光纤激光器产生的激光束进行切割，具有激光束质量好、切割速度快等特点。
半导体激光切割则是利用半导体激光器产生的激光束进行切割，具有体积小、功耗低等特点。
固体激光切割广泛应用于金属、塑料、石材等材料的切割。
三、液体激光切割液体激光切割是利用液体激光器产生的激光束对材料进行切割的一种方法。
液体激光切割常用于对生物组织进行手术切割，如眼科手术、皮肤整形等。
液体激光切割具有切割精度高、切割过程中无痛感等特点，被广泛应用于医疗领域。
四、光纤激光切割光纤激光切割是利用光纤激光器产生的激光束对材料进行切割的一种方法。
光纤激光切割具有激光束质量好、切割速度快等优点，被广泛应用于金属材料的切割，如不锈钢、铝合金等。
激光切割作为一种高效、精确的切割技术，被广泛应用于各个领域。
根据不同的切割原理和设备特点，激光切割可以分为气体激光切割、固体激光切割、液体激光切割和光纤激光切割等几种分类。
每种分类都有其特点和适用范围，可以根据需要选择合适的激光切割方法。
无论是在工业生产中的金属加工，还是在医疗领域的手术切割，激光切割都发挥着重要的作用，为人们的生活带来了便利和进步。
随着科技的不断进步和创新，相信激光切割技术将会有更广阔的应用前景。
激光切割基础知识
础知识第一局部一、激光切割的原理激光切割是由电子放电作为供给能源，通过 He、 N2、 CO2等混合气体为激发媒介，利用反射镜组聚焦产生激光光束，从而对材料进行切割。
激光切割的过程：在数控程序的激发和驱动下，激光发生器内产生出特定模式和类型的激光，经过光路系统传送到切割头，并聚焦于工件外表，将金属熔化；同时 , 喷嘴从与光束平行的方向喷出辅助气体将熔渣吹走；在由程控的伺服电机驱动下，切割头按照预定路线运动，从而切割出各种形状的工件。
1234561—激光器；2—激光束；3—全反射棱镜；4—聚焦物镜；5—工件；6—工作台图1：激光切割示意图二、机床结构SLCF-X15× 40F数控激光切割机是意大利普瑞玛〔 PRIMA〕工业公司的主导机型——悬臂式飞行光路结构的激光切割机，加工板材尺寸为 1500×4000毫米，配有交换工作台。
〔一〕该机型的主要特点如下：悬臂式开式结构，可从三个方向上下料，人机接近性极好，可放置超长超宽的板材。
可移动式切割工作台与主机别离，柔性大。
可加装焊接、切管等功能。
精密传动部件不在切割区域内，防护容易，也不会由于工作台及床身切割热变形影响机床的精度。
从根本上消除了电器双边同步锁产生的误差，防止了横梁的扭动，使得光路稳定，切割精度提高。
配有高速的 Z轴系统，同时可通过数控系统控制辅助气体的压力、流量等，大大提高了加工效率。
新型的 PM—智能化编程软件，具有蛙跳、共边切割、优化套排料、高效穿孔、尖角处理等功能。
具有先进的多腔分室除尘系统，比单纯的抽风系统除尘效果更高。
〔二〕机床的结构主要由以下几局部组成：1、床身全部光路安置在机床的床身上，床身上装有横梁、切割头支架和切割头工具，通过特殊的设计，消除在加工期间由于轴的加速带来的振动。
机床底局部成几个排气腔室，当切割头位于某个排气室上部时，阀门翻开，废气被排出。
通过支架隔架，小工件和料渣落在废物箱内。
2、工作台移动式切割工作台与主机别离，柔性大，可加装焊接、切管等功能。
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激光切割基本概念
学院：城市学院
专业班级：材控1012 年级: 2010级
姓名：黄泓霏
学号:2010118502215
一、激光切割的基本概念
激光切割（laser beam cutting，简称LBC）是利用高能量密度的激光束作为“切割刀具”对材料进行热切割的一种材料加工方法。
二、激光切割的基本原理
激光切割是由激光器所发出的水平激光束经45°全反射镜变为垂直向下的激光束，后经透镜聚焦，在焦点处聚成一极小的光斑，在光斑处会焦的激光功率密度高达10^6~10^9W/cm^2。
处于其焦点处的工件受到高功率密度的激光光斑照射，会产生10000°C以上的局部高温，使工件瞬间汽化，再配合辅助切割气体将汽化的金属吹走，从而将工件切穿成一个很小的孔，随着数控机床的移动，无数个小孔连接起来就成了要切的外形。
由于激光切割的频率非常高，所以每个小孔连接处非常光滑，切割出来的产品光洁度很高。
激光切割示意图
三、激光切割分类
激光切割可分为激光汽化切割、激光熔化切割、激光氧气切割和激光划片与
控制断裂四类。
1）激光汽化切割
利用高能量密度的激光束加热工件，使温度迅速上升，在非常短的时间内达到材料的沸点，材料开始汽化，形成蒸气。
这些蒸气的喷出速度很大，在蒸气喷出的同时，在材料上形成切口。
材料的汽化热一般很大，所以激光汽化切割时需要很大的功率和功率密度。
激光汽化切割多用于极薄金属材料和非金属材料（如纸、布、木材、塑料和橡皮等）的切割。
2）激光熔化切割
激光熔化切割时，用激光加热使金属材料熔化，然后通过与光束同轴的喷嘴喷吹非氧化性气体（Ar、He、N等），依靠气体的强大压力使液态金属排出，形成切口。
激光熔化切割不需要使金属完全汽化，所需能量只有汽化切割的1/10。
激光熔化切割主要用于一些不易氧化的材料或活性金属的切割，如不锈钢、钛、铝及其合金等。
3）激光氧气切割
激光氧气切割原理类似于氧乙炔切割。
它是用激光作为预热热源，用氧气等活性气体作为切割气体。
喷吹出的气体一方面与切割金属作用，发生氧化反应，放出大量的氧化热；另一方面把熔融的氧化物和熔化物从反应区吹出，在金属中形成切口。
由于切割过程中的氧化反应产生了大量的热，所以激光氧气切割所需要的能量只是熔化切割的1/2，而切割速度远远大于激光汽化切割和熔化切割。
激光氧气切割主要用于碳钢、钛钢以及热处理钢等易氧化的金属材料。
4）激光划片与控制断裂
激光划片是利用高能量密度的激光在脆性材料的表面进行扫描，使材料受热蒸发出一条小槽，然后施加一定的压力，脆性材料就会沿小槽处裂开。
激光划片用的激光器一般为Q开关激光器和CO2激光器。
控制断裂是利用激光刻槽时所产生的陡峭的温度分布，在脆性材料中产生局部热应力，使材料沿小槽断开。
四、激光切割特点
激光切割与其他热切割方法相比较，总的特点是切割速度快、质量高。
具体概括为如下几个方面。
⑴切割质量好
由于激光光斑小、能量密度高、切割速度快，因此激光切割能够获得较好的切割质量。
①激光切割切口细窄，切缝两边平行并且与表面垂直，切割零件的尺寸精度可达±0.05mm。
②切割表面光洁美观，表面粗糙度只有几十微米，甚至激光切割可以作为最后一道工序，无需机械加工，零部件可直接使用。
③材料经过激光切割后，热影响区宽度很小，切缝附近材料的性能也几乎不受影响，并且工件变形小，切割精度高，切缝的几何形状好，切缝横截面形状呈现较为规则的长方形。
激光切割、氧乙炔切割和等离子切割方法的比较见表1，切割材料为6.2mm厚的低碳钢板。
⑵切割效率高
由于激光的传输特性，激光切割机上一般配有多台数控工作台，整个切割过程可以全部实现数控。
操作时，只需改变数控程序，就可适用不同形状零件的切割，既可进行二维切割，又可实现三维切割。
⑶切割速度快
用功率为1200W的激光切割2mm厚的低碳钢板，切割速度可达600cm/min；切割5mm厚的聚丙烯树脂板，切割速度可达1200cm/min。
材料在激光切割时不需要装夹固定，既可节省工装夹具，又节省了上、下料的辅助时间。
⑷非接触式切割
激光切割时割炬与工件无接触，不存在工具的磨损。
加工不同形状的零件，不需要更换“刀具”，只需改变激光器的输出参数。
激光切割过程噪声低，振动小，无污染。
⑸切割材料的种类多
与氧乙炔切割和等离子切割比较，激光切割材料的种类多，包括金属、非金属、金属基和非金属基复合材料、皮革、木材及纤维等。
但是对于不同的材料，由于自身的热物理性能及对激光的吸收率不同，表现出不同的激光切割适应性。
⑹缺点
激光切割由于受激光器功率和设备体积的限制，激光切割只能切割中、小厚度的板材和管材，而且随着工件厚度的增加，切割速度明显下降。
激光切割设备费用高，一次性投资大。
五、激光切割运用范围
大多数激光切割机都由数控程序进行控制操作或做成切割机器人。
激光切割作为一种精密的加工方法，几乎可以切割所有的材料，包括薄金属板的二维切割或三维切割。
在汽车制造领域，小汽车顶窗等空间曲线的切割技术都已经获得广泛应用。
德国大众汽车公司用功率为500W的激光器切割形状复杂的车身薄板及各种曲
面件。
在航空航天领域，激光切割技术主要用于特种航空材料的切割，如钛合金、铝合金、镍合金、铬合金、不锈钢、氧化铍、复合材料、塑料、陶瓷及石英等。
用激光切割加工的航空航天零部件有发动机火焰筒、钛合金薄壁机匣、飞机框架、钛合金蒙皮、机翼长桁、尾翼壁板、直升机主旋翼、航天飞机陶瓷隔热瓦等。
激光切割成形技术在非金属材料领域也有着较为广泛的应用。
不仅可以切割硬度高、脆性大的材料，如氮化硅、陶瓷、石英等；还能切割加工柔性材料，如布料、纸张、塑料板、橡胶等，如用激光进行服装剪裁，可节约衣料10%～12%，提高功效3倍以上。
六、激光切割参数
（1）光束横模
①基模又称为高斯模，是切割最理想的模式，主要出现在功率小于1KW 的激光器。
②低阶模与基模比较接近，主要出现在1-2KW的中功率的激光器。
③多模是高阶模的混合，出现在功率大于3KW的激光器。
在相同功率下多模的聚焦性差，切割能力低，单模激光的切割能力大于多模。
（2）激光功率
激光切割所需的激光功率主要取决于切割类型以及被切割材料的性质。
汽化切割所需要的激光功率最大，熔化切割次之，氧化切割最小。
激光功率对切割厚度、切割速度和切口宽度等有很大的影响。
一般功率增大，所能切割材料的厚度也增加，切割速度加快，切口宽度也有所加大。
（3）焦点位置（离焦量）
离焦量对切口宽度和切割深度影响较大。
一般选择焦点位于材料表面下方约1/3板厚处，切割深度最大，切口宽度最小。
（4）焦点深度
切割较厚钢板时，应采用焦点深度大的光束，以获得垂直度较好的切割面。
但焦点深度大，光斑直径也增大，功率密度随之减小，是切割速度降低。
若要保持一定的切割速度，则需要增大激光的功率；切割薄板宜采用较小的焦点深度，这样光斑直径小，功率密度高，切割速度快。
（2）激光功率
激光切割所需的激光功率主要取决于切割类型以及被切割材料的性质。
汽化切割所需要的激光功率最大，熔化切割次之，氧化切割最小。
激光功率对切割厚度、切割速度和切口宽度等有很大的影响。
一般功率增大，所能切割材料的厚度也增加，切割速度加快，切口宽度也有所加大。
（3）焦点位置（离焦量）
离焦量对切口宽度和切割深度影响较大。
一般选择焦点位于材料表面下方约1/3板厚处，切割深度最大，切口宽度最小。
（4）焦点深度
切割较厚钢板时，应采用焦点深度大的光束，以获得垂直度较好的切割面。
但焦点深度大，光斑直径也增大，功率密度随之减小，是切割速度降低。
若要保持一定的切割速度，则需要增大激光的功率；切割薄板宜采用较小的焦点深度，这样光斑直径小，功率密度高，切割速度快。
七、激光切割设备
1、激光切割设备分类
激光切割设备分为二维激光切割机和三围激光切割机。
二维激光切割机主要是激光切割机床；三维激光切割机主要是激光切割机器人。
2、激光传输方法
二维激光切割机的激光传输方法主要是利用平面镜折射进行传输。
三围激光切割机的激光传输方法是利用光纤进行传输。
八、激光切割典型零件
八、参考文献
[1]叶建斌戴春祥．激光切割技术 [M]．上海：上海科学技术出版社，2012年7月．
[2]李亚江王娟．特种焊接技术及应用 [M]．第三版．北京：化学工业出版社，2012年8月，33-40。