网站首页企业百科 产品百科 技术百科 人物百科

激光切割机 我有新说法
477 0

激光切割是将从激光器发射出的激光,经光路系统,聚焦成高功率密度的激光束。

1介绍

  激光切割是将从激光器发射出的激光,经光路系统,聚焦成高功率密度的激光束。激光束照射到工件表面,使工件达到熔点或沸点,同时与光束同轴的高压气体将熔化或气化金属吹走。随着光束与工件相对位置的移动,终使材料形成切缝,从而达到切割的目的。

  激光切割加工是用不可见的光束代替了传统的机械刀,具有精度高,切割快速,不局限于切割图案限制,自动排版节省材料,切口平滑,加工成本低等特点,将逐渐改进或取代于传统的金属切割工艺设备。激光刀头的机械部分与工件无接触,在工作中不会对工件表面造成划伤;激光切割速度快,切口光滑平整,一般无需后续加工;切割热影响区小,板材变形小,切缝窄(0.1mm~0.3mm);切口没有机械应力,无剪切毛刺;加工精度高,重复性好,不损伤材料表面;数控编程,可加工任意的平面图,可以对幅面很大的整板切割,无需开模具,经济省时。


2原理

  激光是一种光,与其他自然光一样,是由原子(分子或离子等)跃迁产生的。 但它与普通光不同是激光仅在初极短的时间内依赖于自发辐射,此后的过程*由激辐射决定,因此激光具有非常纯正的颜色,几乎无发散的方向性、*的发光强度和高相干性。

  激光切割是应用激光聚焦后产生的高功率密度能量来实现的。在计算机的控制下,通过脉冲使激光器放电,从而输出受控的重复高频率的脉冲激光,形成一定频率,一定脉宽的光束,该脉冲激光束经过光路传导及反射并通过聚焦透镜组聚焦在加工物体的表面上,形成一个个细微的、高能量密度光斑,焦斑位于待加工面附近,以瞬间高温熔化或气化被加工材料。每一个高能量的激光脉冲瞬间就把物体表面溅射出一个细小的孔,在计算机控制下,激光加工头与被加工材料按预先绘好的图形进行连续相对运动打点,这样就会把物体加工成想要的形状。

  切缝时的工艺参数(切割速度,激光器功率,气体压力等)及运动轨迹均由数控系统控制,割缝处的熔渣被一定压力的辅助气体吹除。


3组成部分

  激光切割机系统一般由激光发生器、(外)光束传输组件、工作台(机床)、微机数控柜、冷却器和计算机(硬件和软件)等部分组成。

  1)机床主机部分:激光切割机机床部分,实现X、Y、Z轴的运动的机械部分,包括切割工作平台。用于安放被切割工件,并能按照控制程序正确而的进行移动,通常由伺服电机驱动。

  2)激光发生器:产生激光光源的装置。对于激光切割的用途而言,除了少数场合采用YAG固体激光器外,绝大部分采用电-光转换效率较高并能输出较高功率的CO2气体激光器。由于激光切割对光束质量要求很高,所以不是所有的激光器都能用作切割的。高斯模式适用于小于1500W、低阶模二氧化碳激光器100W-3000W、多模3000W以上。

  3)外光路:折射反射镜,用于将激光导向所需要的方向。为使光束通路不发生故障,所有反射镜都要保护罩加以保护,并通入洁净的正压保护气体以保护镜片不受污染。一套性能良好的透镜会将一无发散角的光束聚焦成无限小的光斑。一般用5.0英寸焦距的透镜。7.5英寸透镜仅用于>12mm厚材。

  4)数控系统:控制机床实现X、Y、Z轴的运动,同时也控制激光器的输出功率。

  5)稳压电源:连接在激光器,数控机床与电力供应系统之间。主要起防止外电网干扰的作用。

  6)切割头:主要包括腔体、聚焦透镜座、聚焦镜、电容式传感器和辅助气体喷嘴等零件。切割头驱动装置用于按照程序驱动切割头沿Z轴方向运动,由伺服电机和丝杆或齿轮等传动件组成。

  7)操作台:用于控制整个切割装置的工作过程。

  8)冷水机组:用于冷却激光发生器。激光器是利用电能转换成光能的装置,如CO2气体激光器的转换率一般为20%,剩余的能量就变换成热量。冷却水把多余的热量带走以保持激光发生器的正常工作。冷水机组还对机床外光路反射镜和聚焦镜进行冷却,以保证稳定的光束传输质量,并有效防止镜片温度过高而导致变形或炸裂。

  9)气瓶:包括激光切割机工作介质气瓶和辅助气瓶,用于补充激光震荡的工业气体和供给切割头用辅助气体。

  10)空压机、储气罐:提供和存储压缩空气。

  11)空气冷却干燥机、过滤器:用于向激光发生器和光束通路供给洁净的干燥空气,以保持通路和反射镜的正常工作。

  12)抽风除尘机:抽出加工时产生的烟尘和粉尘,并进行过滤处理,使废气排放符合环境保护标准。

  13)排渣机:排除加工时产生的边角余料和废料等。


4行业运用

  金属激光切割机应用是非常广泛的,囊括了很多行业,并且是很多企业必须*的设备之一,其中有广告标牌制作(这些主要是些不锈钢的LOGO和标识切割),钣金加工(钣金加工基本囊括了所有的金属材料,这些一般主要是有折弯,打磨等,切割就是其中重要的一道工序),机箱机柜制作(这方面一般有用到碳钢或者不锈钢方面,也主要是折弯跟切割2个切割工艺流程),弹簧片(属于精加工的过程了),地铁零件呀,还有电梯外壳的制作奥,机械设备外壳啊,还有厨房厨具呀(不锈钢居多点),其中超越激光的激光切割机设置还参与了神七神八飞船的制作,这些其实涉及到各个方面。广泛应用于钣金加工、广告标牌字制作、高低压电器柜制作、机械零件、厨具、汽车、机械、金属工艺品、锯片、电器零件、眼镜行业、弹簧片、电路板、电水壶、医疗微电子、五金、刀量具等行业。


5主要工艺

1、汽化切割。

  在激光气化切割过程中,材料表面温度升至沸点温度的速度是如此之快,足以避免热传导造成的熔化,于是部分材料汽化成蒸汽消失,部分材料作为喷出物从切缝底部被辅助气体流吹走。此情况下需要非常高的激光功率。

为了防止材料蒸气冷凝到割缝壁上,材料的厚度一定不要大大超过激光光束的直径。该加工因而只适合于应用在必须避免有熔化材料排除的情况下。该加工实际上只用于铁基合金很小的使用领域。

  该加工不能用于,像木材和某些陶瓷等,那些没有熔化状态因而不太可能让材料蒸气再凝结的材料。另外,这些材料通常要达到更厚的切口。在激光气化切割中,优光束聚焦取决于材料厚度和光束质量。激光功率和气化热对优焦点位置只有一定的影响。在板材厚度一定的情况下,大切割速度反比于材料的气化温度。所需的激光功率密度要大于108W/cm2,并且取决于材料、切割深度和光束焦点位置。在板材厚度一定的情况下,假设有足够的激光功率,大切割速度受到气体射流速度的限制。

2、熔化切割。

  在激光熔化切割中,工件被局部熔化后借助气流把熔化的材料喷射出去。因为材料的转移只发生在其液态情况下,所以该过程被称作激光熔化切割。

  激光光束配上高纯惰性切割气体促使熔化的材料离开割缝,而气体本身不参于切割。激光熔化切割可以得到比气化切割更高的切割速度。气化所需的能量通常高于把材料熔化所需的能量。在激光熔化切割中,激光光束只被部分吸收。大切割速度随着激光功率的增加而增加,随着板材厚度的增加和材料熔化温度的增加而几乎反比例地减小。在激光功率一定的情况下,限制因数就是割缝处的气压和材料的热传导率。激光熔化切割对于铁制材料和钛金属可以得到无氧化切口。产生熔化但不到气化的激光功率密度,对于钢材料来说,在104W/cm2~105 W/cm2之间。

3、氧化熔化切割(激光火焰切割)。

  熔化切割一般使用惰性气体,如果代之以氧气或其它活性气体,材料在激光束的照射下被点燃,与氧气发生激烈的化学反应而产生另一热源,使材料进一步加热,称为氧化熔化切割。

  由于此效应,对于相同厚度的结构钢,采用该方法可得到的切割速率比熔化切割要高。另一方面,该方法和熔化切割相比可能切口质量更差。实际上它会生成更宽的割缝、明显的粗糙度、增加的热影响区和更差的边缘质量。激光火焰切割在加工精密模型和尖角时是不好的(有烧掉尖角的危险)。可以使用脉冲模式的激光来限制热影响,激光的功率决定切割速度。在激光功率一定的情况下,限制因数就是氧气的供应和材料的热传导率。

4、控制断裂切割。

  对于容易受热破坏的脆性材料,通过激光束加热进行高速、可控的切断,称为控制断裂切割。这种切割过程主要内容是:激光束加热脆性材料小块区域,引起该区域大的热梯度和严重的机械变形,导致材料形成裂缝。只要保持均衡的加热梯度,激光束可引导裂缝在任何需要的方向产生。

参考资料

参考资料编辑区域


相关产品RElATED PRODUCTS
  • 激光打标机

    TruMark Station 7000 能够为几乎任何应用提供足够空间。无论您是想用激光在巨大或重达 100 kg 的单个部件上,还是在特别多的并排放置的小型零件上打标,都不成问题。可选择配有我们旋转加工台系统的 TruMark Station 7000,由此得益于在生产期间同时装备并显著提高生产效率。
  • 60000W高速光纤激光切割机

    百超迪能D-Soar Plus G 60000W特高功率高速光纤激光切割机搭载了与瑞士百超联合研制的切割头,拥有防镜片污染设计和优越的热管理设计,可以确保实现长期稳定且不间断的生产加工;超高的60000W激光功率可以轻松切割各种厚度和尺寸的工件;超高的动态性能和切割精度设计,可以高效且高精度地切割不同板材;床身设计和耐火材料保护可有效避免床身的变形;丰富的智能化功能让操作变得更简单。
  • H型钢激光切割生产线

    北京林克曼H型钢激光切割生产线产品,由上料区(原料缓存架,上料输送机构,加持推进机构)、切割区(封闭式切割除尘房,柔性机械手或机器人切割,型钢锁紧装置,激光变形测控纠偏装置,废料小车等)、下料区(下料输送机构,成品缓存架)、操控台、除尘系统、离线编程套排料软件、机床控制软件、激光/等离子/氧-燃气/喷码机等组成。
  • 三维激光切割机

    三维激光切割机的产品特点:
    1.防撞功能:避免零件误差导致切割头碰撞;
    2.三维异形钣金切割:适用于柔性加工;
    3.可选配离线编程软件:缩短复杂零件编程时间使运动轨迹更顺滑;
    4.可拓展七八轴联动:拓展加工范围;
    5.多样型安装方式:立式/立式单轴联动/龙门倒挂式;
    6.标准选配机器人:实现多型号机器人兼容性。
  • 高速光纤激光切割机

    HLX系列极速光纤激光切割机:
    超高水平的新一代极速光纤激光切割机;
    超越想象的复杂轮廓切割效率和精度;
    床身与横梁结构、控制与传动系统、激光加工工艺大幅提升;
    拥有计划列表功能,远程诊断服务,健康保障系统,同生产管理中心互联互通。