激光切割
激光切割的原理及应用
激光切割的原理及应用
激光切割是利用高能量激光束，对材料表面进行瞬间加热，使其达到熔化或汽化的温度，然后通过激光束的高能量密度对材料进行切割或剥离。
激光切割的原理包括以下几个步骤：
1. 激光器产生高能量激光束。
2. 激光束通过透镜或光纤将其聚焦到微小的焦点上。
3. 激光束在材料表面产生高能量密度，使其达到熔点或汽化点。
4. 材料被加热后，其表面形成液态或气态，然后通过气流或机械振动将其从材料中剥离或切割。
激光切割具有以下应用：
1. 金属切割：激光切割可以用于钢铁、铝合金、不锈钢等金属材料的切割，广泛应用于金属加工、制造业和汽车工业等领域。
2. 木材切割：激光切割可以用于木材、刨花板、胶合板等木质材料的切割，常用于家具制造和木工加工。
3. 塑料切割：激光切割可以用于聚氯乙烯（PVC）、聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）等塑料材料的切割，常用于塑料制品生产。
4. 纺织品切割：激光切割可以用于织物、皮革、纺织品等材料的切割，常用于服装、鞋帽和家居纺织品的制造。
5. 其他应用：激光切割还可以应用于陶瓷、玻璃、石材、纸张等材料的切割，以及医疗、电子器件制造、航空航天等领域的加工和制造。
激光切割具有高精度、高效率、无接触、无污染等优点，因此在现代制造业中得到广泛应用，并逐渐取代了传统的切割方法。
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。
2024年激光切割市场前景分析
2024年激光切割市场前景分析简介激光切割是一种高精度切割技术，通过利用激光束对材料进行加热和蒸发，从而实现对材料的精确切割。
激光切割技术具有切割精度高、速度快、无需二次加工等优势，因此在工业领域得到广泛应用。
本文将对激光切割市场前景进行分析。
市场概况激光切割市场在过去几年呈现出快速增长的趋势。
随着制造业的发展和自动化生产的需求增加，对高精度切割技术的需求也日益增长。
目前，激光切割已广泛应用于汽车、航空航天、电子、医疗器械等行业，且市场规模仍在不断扩大。
市场驱动因素1.需求增长：随着人们对高精度产品的需求增加，对激光切割技术的需求也相应增加。
2.自动化生产：激光切割技术可以与自动化生产线相结合，实现高效、稳定的生产过程，适应了制造业自动化程度的提高。
3.材料多样性：激光切割技术能够适应不同材料的切割需求，包括金属、塑料、陶瓷等，满足了不同行业的切割需求。
市场挑战1.技术门槛：激光切割技术需要专业的设备和技术支持，对企业来说，投入成本较高。
2.竞争加剧：随着市场规模的扩大，激光切割设备供应商也在增加，市场竞争加剧，企业需提高技术和服务水平才能脱颖而出。
3.环保要求：激光切割过程中会产生废气和废水等环境污染物，对企业的环境保护要求提出了更高的要求。
市场前景尽管面临一些挑战，但激光切割市场仍具备较为广阔的发展前景。
首先，激光切割技术具有高精度、高效率的特点，可以满足现代制造业对高品质产品的需求。
随着制造业的发展，对高精度加工的需求会不断增加，从而推动激光切割市场的发展。
其次，随着自动化生产的普及和加速，激光切割技术将成为自动化生产线的重要组成部分。
激光切割设备与机器人等智能设备的结合，可以实现高效、智能的生产过程，提高生产效率，降低人力成本，进一步推动激光切割市场的发展。
此外，新材料的不断涌现也为激光切割市场带来新的机遇。
目前，激光切割技术已能够适应多种材料的切割需求，随着新材料的推出，激光切割市场将迎来更多的应用领域和市场机会。
激光切割收费标准
激光切割收费标准激光切割是一种高精度、高效率的材料加工方式，广泛应用于金属、非金属等各种材料的切割加工中。
而激光切割的收费标准是影响客户选择的重要因素之一。
本文将详细介绍激光切割的收费标准，以便客户更好地了解和选择适合自己需求的加工服务。
首先，激光切割的收费标准通常是按照材料的类型和厚度来计费的。
一般来说，不同材料的切割难度和成本是不同的，因此收费标准也会有所差异。
比如，对于金属材料的切割，通常会按照每米的切割长度或者每平方米的切割面积来计费；而对于非金属材料，可能会按照每小时的加工时间来计费。
此外，材料的厚度也是影响收费标准的重要因素，一般来说，材料越厚，切割难度和成本也会越高，因此收费标准也会相应增加。
其次，激光切割的收费标准还与加工精度和加工质量有关。
在实际加工过程中，客户通常会有不同的加工精度和加工质量要求，而这些要求也会直接影响到收费标准。
比如，如果客户对加工精度要求较高，需要进行精细加工和多次切割，那么收费标准可能会相应增加；而如果客户对加工质量要求不高，可以接受一定的误差和粗糙度，那么收费标准可能会相对较低。
另外，激光切割的收费标准还可能受到加工量和加工周期的影响。
一般来说，如果客户的加工量较大，可以实现批量生产和连续加工，那么收费标准可能会相对较低；而如果客户的加工量较小，需要进行个性化定制和单独加工，那么收费标准可能会相对较高。
此外，加工周期也是影响收费标准的重要因素，如果客户对加工周期有较紧的要求，需要加急加工，那么收费标准可能会相应增加。
总的来说，激光切割的收费标准是一个综合考量多种因素的结果，客户在选择激光切割服务时，除了要考虑价格因素外，还需要充分了解自己的加工需求，以便选择最合适的加工服务。
希望本文所介绍的激光切割收费标准能够帮助客户更好地理解和选择激光切割服务，促进双方的合作和发展。
激光切割方案
2.严格把控工艺参数，确保切割质量；
3.定期对切割设备进行校准，保证切割精度；
4.建立完善的质量管理体系，对切割过程进行全程监控；
5.对不合格产品进行追溯，及时整改。
七、环保与节能
1.选用符合国家环保标准的设备；
2.通风冷却系统有效处理切割过程中的烟雾和热量；
3.合理利用资源，降低能耗；
5.切割路径：优化切割路径，提高切割效率。
五、操作规程
1.操作人员必须经过专业培训，熟悉设备性能和操作流程；
2.严格遵守安全操作规程，佩戴防护眼镜、口罩等个人防护用品；
3.检查设备运行状态，确保各部件正常工作；
4.根据切割任务，合理设置工艺参数；
5.定期对设备进行维护保养，确保设备性能。
六、质量保障
2.能耗管理：优化设备运行模式，降低能源消耗。
3.废物回收：建立废物回收体系，提高材料利用率，减少资源浪费。
八、合法合规性
1.法律法规遵守：确保设备选型、工艺流程符合国家相关法律法规。
2.行业标准：遵循行业标准和规范，保证产品质量和生产安全。
3.认证与审查：通过必要的设备认证和工艺审查，确保方案的合法合规性。
六、质量控制
1.原材料检验：对切割材料进行严格的质量检验，确保原材料符合标准。
2.过程监控：实时监控切割过程，及时调整工艺参数，确保切割质量。
3.质量检测：采用高精度测量工具，定期检测切割产品，确保尺寸精度。
4.持续改进：建立质量反馈机制，对不合格品进行分析，持续改进切割工艺。
七、环境保护与节能
1.排放控制：采用高效过滤系统，控制切割过程中的粉尘和有害气体排放。
5.辅助气体供应系统：确保切割过程中气体的纯净度和流量稳定性。
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。
激光切割收费标准
激光切割收费标准激光切割是一种常见的金属加工方式，它通过高能激光束对金属材料进行切割，具有精度高、效率高、变形小等优点，因此在各种工业领域得到广泛应用。
而对于激光切割服务的收费标准，往往是大家关心的问题。
下面我们将详细介绍一下激光切割的收费标准。
首先，激光切割的收费标准与材料的种类和厚度有关。
一般来说，不同种类的金属材料，其切割难度和成本是不同的。
比如，对于常见的碳钢、不锈钢、铝合金等材料，其切割费用会有所不同；而对于不同厚度的材料，其切割难度也会有所差异，因此收费标准也会相应调整。
其次，激光切割的收费标准还与加工尺寸和加工数量有关。
一般来说，加工尺寸越大、加工数量越多，其切割费用相对会有所优惠。
因为大尺寸、大批量的加工可以提高生产效率，降低单位产品的生产成本，因此在收费上会有一定的优惠政策。
另外，激光切割的收费标准还与加工精度和表面要求有关。
对于一些特殊要求的产品，比如需要高精度的切割、需要进行后续的表面处理等，其切割费用会相对较高。
因为这些要求会增加加工难度和成本，因此在收费上会有所调整。
最后，激光切割的收费标准还与加工厂家的设备和技术水平有关。
一般来说，设备先进、技术精湛的激光切割厂家，其收费标准会相对较高。
因为他们能够提供更高质量的产品和更优质的服务，因此在收费上会有所体现。
综上所述，激光切割的收费标准是一个综合考量各种因素的结果，不同的加工要求会有不同的收费标准。
因此，在选择激光切割服务时，除了关注价格因素外，还需要综合考虑加工材料、加工尺寸、加工数量、加工精度、加工厂家等因素，选择最适合自己需求的激光切割服务商。
希望以上内容能够对大家有所帮助。
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减小光斑直径的途径
dmin 2.44 f / D2 p l 1
• 1、选用短波长的激光源； • 2、选用短焦距的镜头； • 3、对光束进行扩束，准直；
52
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等光程设计
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M2因子（激光束质量因子或衍射极 限因子 ）
gauss 0 /
z 2 2 ( z ) 02 1 2 0
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2 M 因子、Q因子
• 定义光束发散角的比值M为：
方便测量 和计算
P89 act 面给出了 act M M2的计算方式
gauss 0
act 2 M Q r
M2≥1，M2越小，光束质量越好
56
2 M 因子、K因子
• K = 1/ M2 K≤1，K越大，光束质量越好。
1.05dmin
f / Z f D / 1.05d min D / 1.05(2.44 f / D) Z f 2.56 f /D
2 2
聚焦深度与激光波长、透镜焦距和透 镜表面的光束直径有关！
对于多模激 光束，将 M2λ当成λ
Z f 2.56 f M / D
2 2Βιβλιοθήκη 259热透镜效应
CAD图形文件可以开发软件转换为G 代码，实现复杂图形切割 （DXF，gbr，PCB等）
37
示教编程
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离线编程
（CAD设计仿真一体化）
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激光切割系统的评价标准 激光切割过程
中的空程率？
（1）切割效率：切割速率、切割图形的排 版效率、切割路径的优化：米/分钟 （2）切割质量：割缝宽度与平行度，割缝 精度，切割工艺稳定性，切割尖角等； （3）切割图形、工艺数据库； （4）设备的工作稳定性：长时间工作工件 的加工精度、废品率等。
激光切割技术
主要内容
什么是激光切割？激光切割有哪些特点？ 激光切割如何分类？机理如何？ 激光切割系统如何构成？ 影响激光切割的工艺参数有哪些？变化规律 如何？ 5. 目前激光切割的水平如何？发展趋势如何？ 1. 2. 3. 4. 参考书： 《Laser Material Processing》William M.Steen 《高功率激光加工与应用》闫毓禾
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不同模式下的激光能量分布
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最小光斑直径
• 定义：激光强度的1/e2为激光束的半径 • 激光的模式直接影响聚焦性能，基模TEM00 在衍射极限下，在透镜上直径为D的光束， 最小焦斑直径： dmin=2.44 fλ/D (推导) 对于多模激光束：
f/D能够小于1吗？
dmin 2.44 f / D2 p l 1
24
切割头
• 气帘（气刀）——大功率、镜片水冷 • 镀增透膜的玻璃保护片——中小功率
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数控运动方式
• 飞行光路切割系统:反射镜运动，工件不动
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• 工件运动，激光器不动
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• 机械手
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工作台
• • • • 步进电机——失步、精度最差 饲服电机——精度高，有反馈，可闭环 直线电机——加速性能优越，适合高速 扫描振镜
连续与脉冲切割
• 连续激光切割多为中大功率CO2气体激光切 割，由于固体半导体和光纤激光技术的发 展，目前也能用于连续切割； • 脉冲切割有两种方式：一种是平均功率不 高，但峰值功率很高；另一种是通过斩波 方式得到准连续激光，降低热积累。
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金属与非金属切割
• 几乎所有的金属材料都可以进行切割； • 非金属材料的切割，可以用“激光数”来表示其 切割的难易程度；定义如下： 在材料表面垂直放置一根直径1.13mm
激光束光束特性： 光束直径和模式，功率， 输出方式，偏振状态，波长； 传输参数： 速度，聚焦系统，焦距，聚焦深度； 气体性质： 气体速度；喷嘴位置、形状和对中情况； 气体成分； 材料性质：光学性质、热学性质和化学活性。
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激光束光束特性
高斯模
低阶模
多模
快轴流激光器一般为低阶模，板条激光器为 高斯模（基模）。
T N Int 3 (G 1) 100
（即端面积1mm2 ）的针，针上放置 5kg 3 重量，放置炉中，炉温按照 v 50 ℃/h的速 率升温，能将针插入1mm时的炉温。
将945℃的瓷棒 • N ——激光数 放在材料上测量 其效果 • Tv——刺入温度（维卡温度） • G——抗灼热能力（耐高温值）正比于电阻率
20
• N>=100 ——————很容易切割 • 20<N<100 ——————比较容易 • N<=4 ——————很难被切割
21
激光切割系统组成
光传输 系统 激光源 激光切 割头
激光 切割 系统 编程系统
数控系 统
工作气体
高度调 节系统
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激光源
固体激 光器
气体激 光器
23
光传输系统
• 镜组传输和光纤传输
由于：
ISO标准
M2λ当成λ就可以把多 模激光束当成高斯光 2 DL r act 束来对待！！！ d min 2f
2 2
4M f 4 f (M ) d min DL DL
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激光焦点的聚焦深度
定义：聚焦光斑直径变化±5％沿光轴 的距离——聚焦深度
58
D f Zf
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扫描振镜和多棱镜
32
33
34
扫描振镜
35
高度（ Z轴）调节
材料表面的不平整将导致焦点位置和工作气体压力的变化——影响切割质量 电容式、电感式、光学式、声学式、接触式等
适用于切割导电 材料，如金属、 石墨、单晶硅等
适用于切割不导 电材料，如塑料、 木材等
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编程系统——机器和人的接口
• G代码（手动编程-2维）
2
什么是激光切割？
理想的激光切割
现实的激光切割
3
• 自1960年产生激光器以来，就进行了激光 切割。是目前发展最成熟，应用最广的激 光技术。 • 放大镜聚焦纸片——光切割。 • 切割是一种材料的分离和去除过程。激光 切割——利用高能量密度的激光束将工件 熔化或汽化，或同时用辅助气体将残留物 吹除，而达到材料去除和分离的目的。
8
9
激光汽化切割（Vaporisation Cutting）
• 割缝材料在激光照射下瞬时达到沸腾温度， 并在表面形成匙孔（Keyhole），产生大量 的蒸汽，喷出的蒸汽带走大量的熔融材料 （可达60％），从而形成切口。一般为低 燃点的材料，如木材、皮革、塑料以及陶 瓷等； • 例子(laser_cutting_door_cover)
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激光熔化切割（Fusion Cutting）
• 高功率激光照射材料，使割缝材 料熔融，依靠辅助高压气体吹掉 熔融材料，形成割缝； • 例子(Jenpotik_laser_cutting)
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熔化切割须注意的问题
• 同样激光功率必须大到足以使材料表面产生匙孔， 是汽化切割的1/10； • 其熔化物的清除不是靠汽化过程，而是另外使用 辅助气流吹除，辅助气体通常用惰性气体或不活 泼气体； • 这种切割需要设计喷嘴，喷嘴通常与激光束同心， 若设计不合理，很容易挂渣； • 不存在蒸汽对激光束的反射与吸收问题； • 主要应用于不能与氧气发生放热反应，如铝的切 割。 • 波浪型花纹——辉纹；
• 高功率激光加工过程中，由于热积累，导 致镜片的折射率（主要原因）和形状发生 （次要原因）变化，并最终导致聚焦点位 置和光斑大小发生变化的现象——热透镜 效应，一般发生在窗口镜和聚焦镜上。 • （公式P92面描述了几个重要参数） • 表2.6给出了红外材料的主要常数：ZnSe效 果最为理想！
4
各种激光加工技术的市场份额
打孔 微细加工
在日本约80％ 的工业激光器 用于切割
其它
切割
打标
焊接
5
激光切割技术的特点
• 切缝窄，切缝宽度最小可至微米级，节省 材料； • 无接触加工，无切削力，无机械加工应力 及表面损伤，无工具磨损； • 热影响区很小，工件变形小； • 能切割易碎材料，极软、极硬的材料； • 切口平行度好、切边洁净，可直接用于焊 接；切口可向任何方向行进（带锯不能转 弯），可从任何一点开始（先穿孔）；
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激光切割原理示意图
切割速度
辅助气体 切割喷嘴 喷嘴与工件表面间距 割缝宽度
毛 刺
熔融材料
42
激光切割过程中的通用能量表达式
ŋPL+Pr=PTp+Pm+Pv+Pl
ŋ: 材料对激光束的吸收率； PL：激光束功率；Pr:反应热；
PTp：将割缝金属加热到处理温度Tp时所需要消耗的 能量；
Pm：熔化上述割缝金属所需要的能量；
40
几类激光切割设备的比较
（1）激光切割设备的主要市场在于金属板材的成型 加工，CO2激光器由于其稳定的性能、价格便宜等 特点，目前在激光切割机市场占据主导地位； （2）Nd:YAG激光器的主要缺点在于光束质量偏低， 因此在切割质量上与CO2激光器相比，优势不明显。 特别是该类激光器对于非金属材料而言效果有限， 因此限制了该类激光器在工业中的应用； （3）光纤激光器因其高光束质量在薄板金属切割领 域将从CO2激光器中抢去大量市场，特别是在大幅 面激光切割设备方面具有显著优势。
6
• • • •
易于数控或计算机控制，并可多工位操作； 高速切割； 噪音低、无公害； 设备成本较高。（缺点）
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激光切割的分类
• 按照切割过程的本质或机理来分：
– 激光汽化切割； – 激光熔化切割； – 激光反应熔化切割（或氧化切割）； – 控制断裂切割; – 激光划线切割； – 激光复合切割。
• 按照切割对象分：金属切割和非金属切割 • 按照激光器出光模式分：连续和脉冲激光 切割