金屬切割領域光纖激光應用前景探討

　自激光誕生以來，產業(yè)界就對其優(yōu)異的性能報以極大的興趣，并捷足先登獲得了應用。預計產業(yè)界2011使用的激光器產品銷售額超過17億美元，而激光設備的銷售額超過66億美元。其中，金屬加工行業(yè)占居絕大部分。

　　在金屬加工行業(yè)，激光的應用已有數(shù)十年的歷史。長期以來，金屬切割領域，1000W以上的CO2激光器占主導地位。近年，以華俄激光為代表的國內激光設備商推出的中功率（500W）燈棒式YAG金屬激光切割機獲得了市場的廣泛的認可，占領了國內低端金屬切割機市場。激光熔化切割不需要使金屬完全汽化，所需能量只有汽化切割的1/10。

激光切割技術的特點、原理

1、特點：速度快，切口光滑平整，一般無需后續(xù)加工；切割熱影響區(qū)小，板材變形小，切縫窄（0.1mm~0.3mm）；切口沒有機械應力，無剪切毛刺；加工精度高，重復性好，不損傷材料表面；那么數(shù)控光纖激光切割機，則是“魔法師”的翹楚，作為金屬材料加工行業(yè)的首l選機型，它具備強大的切割能力、“飛一般”的切割速度、超高穩(wěn)定性、高質量的加工、極低的運行成本以及超高的適應能力。數(shù)控編程，可加工任意的平面圖，可以對幅面很大的整板切割，無需開模具，經濟省時。激光可切割的材料很多，包括有機玻璃、木板、塑料等非金屬板材，以及不銹鋼、碳鋼、合金鋼、鋁板等多種金屬材料。脈沖激光適用于金屬材料，連續(xù)激光適用于非金屬材料，后者是激光切割技術的重要應用領域。

2、原理：激光切割是利用高功率密度的激光束掃描過材料表面，在極短時間內將材料加熱到幾千至上萬攝氏度，使材料熔化或氣化，再用高壓氣體將熔化或氣化物質從切縫中吹走，達到切割材料的目的。

激光切割

激光切割的切縫窄，工件變形小。

激光束聚焦成很小的光點，使焦點處達到很高的功率密度。這時光束輸入的熱量遠遠超過被材料反射、傳導或擴散的部分，材料很快加熱至汽化程度，蒸發(fā)形成孔洞。隨著光束與材料相對線性移動，使孔洞連續(xù)形成寬度很窄的切縫。切邊受熱影響很小，基本沒有工件變形。激光切割激光切割的優(yōu)點之一是光束的能量密度高,一般10W/cm2。

切割過程中還添加與被切材料相適合的輔助汽體。鋼切割時利用氧作為輔助汽體與熔融金屬產生放熱化學反應氧化材料，同時幫助吹走割縫內的熔渣。切割聚丙l烯一類塑料使用壓縮空氣，棉、紙等材料切割使用惰性汽體。進入噴嘴的輔助汽體還能冷卻聚焦透鏡，防止進入透鏡座內污染鏡片并導致鏡片過熱。新增需求主要是指一些技術要求很高的工業(yè)加工工序必須使用激光加工設備才能夠完成，包括精1確度要求極高的激光焊接、激光打孔和激光表面熱處理。

大多數(shù)有機與無機材料都可以用激光切割。在工業(yè)制造系統(tǒng)占有份量很重的金屬加工業(yè)，許多金屬材料，不管它是什么樣的硬度，都可以進行無變形切割。

當然，對高反射率材料，如金、銀、銅和鋁合金，它們也是好的傳熱導體，因此激光切割很困難，甚至不能切割。

激光切割刺、皺折、精度高，優(yōu)于等離子切割。對許多機電制造行業(yè)來說，由于微機程序控制的現(xiàn)代激光切割系統(tǒng)能方便切割不同形狀與尺寸的工件，它往往比沖切、模壓工藝更被優(yōu)先選用；對于沒有沖壓裝置的激光切割機有兩種穿孔的基本方法：一個是爆l破穿孔，另外一個是脈沖穿孔。盡管它加工速度還慢于模沖，但它沒有模具消耗，無須修理模具，還節(jié)約更換模具時間，從而節(jié)省了加工費用，降低了生產成本，所以從總體上考慮是更合算的。2、激光切割是一種高能量、密度可控性好的無接觸加工。

激光束聚焦后形成具有極強能量的很小作用點，把它應用于切割有許多特點。首先，激光光能轉換成驚人的熱能保持在的區(qū)域內，可提供（1）狹的直邊割縫；（2）1小的鄰近切邊的熱影響區(qū)；（3）的局部變形。其次，激光束對工件不施加任何力，它是無接觸切割工具，這就意味著（1）工件無機械變形；（2）無刀具磨損，也談不上刀具的轉換問題；（3）切割材料無須考慮它的硬度，也即激光切割能力不受被切材料的硬度影響，任何硬度的材料都可以切割。再次，激光束可控性強，并有高的適應性和柔性，因而（1）與自動化設備相結合很方便，容易實現(xiàn)切割過程自動化；（2）由于不存在對切割工件的限制，激光束具有無限的仿形切割能力；它首先是在國外發(fā)達國家開始興起，帶動了其相關制造產業(yè)的快速發(fā)展，中國近年來開始迎頭趕超，并且已經在光纖激光切割機領域實現(xiàn)后來居上。（3）與計算機結合，可整張板排料，節(jié)省材料。