大型激光切割设备加工工艺

一、工艺简介

    激光切割是一种高能量密度可控性好的无接触加工。它将激光束聚焦成最小直径可小于0.1mm的光点，使焦点处的功率密度可超过107W～108W/㎝2，被照射的材料很快被加热至汽化温度，蒸发形成小孔。随着光束与材料相对线性移动，使小孔连续形成宽度约0.1mm的切缝。切割时还加与被切材料相适应的辅助性气体，以加速材料的熔化、吹走熔渣或保护切缝不被氧化。
 
    许多金属材料，不管它有什么样的硬度，都可以用激光进行无变形的切割。大多数有机与无机材料都可以用激光切割。常用的工程材料中，除铜材外，包括碳钢、不锈钢、合金钢、铝及铝合金、钛及钛合金以及大多数镍合金等都可以实施激光切割。

    二、激光切割的优点

　　●切缝最窄，热影响区最小，工件局部变形极小，无机械变形。

　　●是一种可控性好的无接触加工。无刀具磨损，任何硬度的材料（包括非金属）都能切割。

　　●具有广泛的适应性和灵活性，易于自动化，有无限的仿型切割能力。

    与传统的板材切割方式相比，激光切割有明显的优势。它切割速度快，生产效率高；切割质量好、切缝窄；材料适应性好，无刀具磨损；不管是简单还是复杂零件，都可以用激光一次精密快速成形切割；自动化程度高、操作简单、劳动强度低，没有污染；生产成本低，经济效益好；该技术的有效生命周期长。
 
    激光切割与常规加工方法相比，同样具有明显的优势。在热切割方法中，氧可燃烧（如乙炔）切割和等离子切割都不能像激光束那样集中能量于一个极小区域，结果导致切口宽、热影响区大和较明显的工件变形。氧可燃烧切割设备小、投资少，可切割厚达1m的钢板，是很灵活的切割工具，主要用来切割低碳钢。但是由于它热影响区大、切割速度低，切口呈现严重的锯齿状和波折状。因此，它很少被选用于切割20mm以下厚度且要求尺寸精确的材料。等离子切割与激光切割速度相仿，明显高于乙炔火焰切割。但其切割能量较低，切边顶部呈圆头状，切边明显起波形。在操作中，还要防止由电弧产生的紫外线辐射对操作者带来的伤害。

    与激光切割相比，等离子切割略胜一筹之处在于：它较适合切割较厚钢板和对光束反射率高的铝合金等。但是，激光能切割非金属，而其他热切割方法则不能。在机械冲压加工方式中，采用模冲方法生产大批量零件，具有零件成本低、生产周期短的优势，但这种方法对设计上的变化较难适应，设备专用、制造周期长、造价高。对中小规模的企业来说，激光切割的特长就会充分显示。激光切割便于工件紧密编排套裁，比起每个工件周围需预留较多材料余量的模冲更节约材料。对于需要分段冲切的大而复杂的零件，就需要用冲床冲切，导致切边呈许多小贝壳状刃口，产生大量边角余料。对于薄金属采用锯切方式，其切割速度比激光切割慢很多。而且，激光作为一种灵活的无接触、仿形切割工具，可以从材料任何一点开始向任何方向切割，这一点对锯切来说，是望洋兴叹的。采用电火花或线切割等方法用于坚硬材料的精细加工，虽然切口较平整，但切割速度要比激光切割慢几个数量级。水切割虽然可以切割许多非金属材料，但运行费用较高。