激光切割加工工艺特性

激光切割加工工艺是一种高能量密度可控性好的无接触加工，原理就是将激光束聚焦成直径可小于0.1mm的光点，使焦点处的功率密度可超过107W～108W/M2，被照射的材料很快被加热至汽化温度，蒸发形成小孔，从而达到切工工艺的需求。 在加工中因其激光本身的特点其应用范围很广，其中具体的特性主要体现在为：高单色性和高相干性：激光器发出的全部光辐射只集中在很小的频率范围内，其单色性极高，几乎完全消除了聚焦透镜的色散效应，使得光束能精确地聚焦到焦点上，得到很高的功率密度，这两点是激光加工的重要条件。 此外，激光切割加工的高方向性主要是由受激发射机理和光学谐振腔对振荡光束方向的限制作用所决定的。激光切割加工的高方向性使得激光能有效的传递较长距离，能聚焦到极高的功率密度，这两点是激光加工的重要条件。 至于激光器的发光截面和立体分散角都很小，而输出功率却很大，其亮度远远高于太阳的亮度，经透射镜聚焦后，能在焦点附近产生几千度甚至上万度的高温。因而能加工几乎所有的材料。

激光管切割和穿孔方法

任何一种热切割工艺，除了少数情况，都可以从板材边缘开始，一般需要在板材上打一个小孔。以前是用打孔机在激光冲压复合机上打孔，然后用激光从小孔上切割。无打孔装置的激光切割机有两种基本打孔方式: 爆破穿孔——连续激光照射后，在材料中心形成一个坑，然后通过与激光束同轴的氧气流快速去除熔融材料，形成一个孔。孔的大小一般与板厚有关，爆破穿孔的平均直径是板厚的一半。所以对于较厚的板材，爆破穿孔的孔径较大且不圆，不适合加工精度高的零件，只能用于废料。此外，由于穿孔使用的氧气压力与切割使用的氧气压力相同，飞溅较大。 脉冲穿孔——用高峰值功率的脉冲激光熔化或汽化少量材料，常使用空气或氮气作为辅助气体，以减少放热氧化引起的孔洞扩大，切割时气体压力低于氧气。每个脉冲激光只产生一个很小的粒子射流，一步一步深入，所以厚板冲压需要几秒钟。射孔完成后，辅助气体变为氧气进行切割。因此，射孔直径较小，其射孔质量优于爆破射孔。用于此目的的激光器不仅要有较高的输出功率；更重要的是光束的时空特性，所以一般的横流CO2激光器不能满足激光切割的要求。此外，脉冲穿孔需要可靠的气路控制系统，以实现气体类型和气压的切换以及穿孔时间的控制。