本篇文章給大家談談鋼材激光切割，以及鋼材激光切割機企業對應的知識點，希望對各位有所幫助。

激光切割的原理是啥？

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，由于是用不可見的光束代替了傳統的機械刀，激光刀頭的機械部分與工作無接觸，在工作中不會對工作表面造成劃傷；激光切割速度快，切口光滑平整，一般無需后續加工；切割熱影響區小，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；數控編程，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。

激光切割主要是CO2激光切割，CO2激光切割是用聚焦鏡將CO2激光束聚焦在材料表面使材料熔化，同時用與激光束同軸的壓縮氣體吹走被熔化的材料，并使激光束與材料沿一定軌跡作相對運動，從而形成一定形狀的切縫。CO2激光切割技術比其他方法的明顯優點是：（1）切割質量好。切口寬度窄（一般為0.1- -0.5mm）、精度高（一般孔中心距誤差0.1－0.4mm，輪廓尺寸誤差0.1－0.5mm）、切口表面粗糙度好（一般Ra為12.5－25m），切縫一般不需要再加工即可焊接。（2）切割速度快。例如采用2KW激光功率，8mm厚的碳鋼切割速度為1.6m/min；2mm厚的不銹鋼切割速度為 3.5m/min，熱影響區小，變形極小。（3）清潔、安全、無污染。大大改善了操作人員的工作環境。當然就精度和切口表面粗糙度而言，CO2激光切割不可能超過電加工；就切割厚度而言難以達到火焰和等離子切割的水平。

CO2激光切割的幾項關鍵技術：一是焦點位置控制技術。聚焦透鏡焦深越小，焦點光斑直徑就越小，因此控制焦點相對于被切材料表面的位置十分重要。二是切割穿孔技術。任何一種熱切割技術，除少數情況可以從板邊緣開始外，一般都必須在板上穿一小孔。早先在激光沖壓復合機上是用沖頭先沖出一孔，然后再用激光從小孔處開始進行切割。三是嘴設計及氣流控制技術。激光切割鋼材時，氧氣和聚焦的激光束是通過噴嘴射到被切材料處，從而形成一個氣流束。對氣流的基本要求是進入切口的氣流量要大，速度要高，以便足夠的氧化使切口材料充分進行放熱反應；同時又有足夠的動量將熔融材料噴射吹出。

激光切割工藝多種多樣，其中熔化切割是使入射的激光束功率密度超過某一值，從而使光束照射點處材料內部開始蒸發，形成孔洞；汽化切割是使用高功率密度的激光束加熱，避免熱傳導造成的熔化，于是部分材料汽化成蒸汽消失；氧化熔化切割是材料在激光束的照射下被點燃，與氧氣發生激烈的化學反應而產生另一熱源；對于容易受熱破壞的脆性材料，通過激光束加熱進行高速、可控的切斷，引起該區域大的熱梯度和嚴重的機械變形，導致材料形成裂縫，稱之為控制斷裂切割。

為什么鋼材越厚激光切割速度越慢？

鋼板越厚切割需要的能量就要越高，因為你激光輸出的能量不變，所以需要的時間就越多。打個比方你一秒能割穿1mm的鋼板，現在2mm的鋼板，你一秒鐘才割了1mm，要割穿的話就需要2秒鐘了

中厚碳鋼板的激光切割

大多數有機與無機物都可以用激光切割加工。在工業制造占有分量很重的金屬加工業，許多金屬材料，不管它具有什么樣的硬度，都可進行無變形切割（目前使用最先進的金屬激光切割機可切割工業用鋼的厚度已可接近20mm）。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（某些難切割材料可使用脈沖波激光束進行切割，由于極高的脈沖波峰值功率，會使材料對光束的吸收系數瞬間急劇提高）。

金屬激光切割機3015主要應用于鈑金加工、航空、航天、電子、電器、地鐵配件、汽車、機械、精密配件、輪船、冶金設備、電梯、家用電器、工藝禮品、工具加工、裝飾、廣告、金屬對外加工等各種制造加工行業。

一般來講，建議20mm以內的碳鋼板、10mm以內的不銹鋼板及亞克力、木板等非金屬材料切割推薦使用光纖激光切割機。激光切割機無切削力，加工無變形：無刀具磨損，材料適應性好：無論是簡樸還是復雜零件，都可以用激光一次精密快速成型切割：其切縫窄，切割質量好，自動化程度高，操縱簡便，勞動強度低，沒有污染：可實現切割自動排樣、套料、進步了材料利用率，出產本錢低，經濟效益好。

激光切割機選型要考慮的因素很多，除了要考慮目前加工工件的最大尺寸、材質、需要切割的最大厚度以及原材料幅面的大小外，更多的需要考慮未來的發展方向，比如所做產品的技術改型后要加工的最大工件大小、鋼材市場所提供材料的幅面針對自己的產品哪種最省料，上下料時間等等。

激光切割機是鈑金加工的一次工藝革命，是鈑金加工中的“加工中央”；激光切割機柔性化程度高，切割速度快，出產效率高，產品出產周期短，為客戶贏得了廣泛的市場，該技術的有效生命期長，國外超過2毫米厚度的板材大都采用激光切割機，很多國外的專家一致以為今后30-40年是激光加工技術發展的黃金時期。

格仕達3015金屬激光切割機加工優勢：

(1) 精度高，速度快，切縫窄，熱影響區最小，切割面光滑無毛刺。

(2) 激光切割頭不會與材料表面相接觸，不劃傷工件。

(3) 切縫最窄，熱影響區最小，工件局部變形極小，無機械變形。

(4) 加工柔性好，可以加工任意圖形，亦可以切割管材及其他異型材。

(5) 可以對鋼板、不銹鋼、鋁合金板、硬質合金等任何硬度的材質進行無變形切割。

切割優勢:

1、切割精度高：激光切割機定位精度 0.05mm， 重復定位精度 0.03 mm。

2、激光切割機切縫窄：激光束聚焦成很小的光點，使焦點處達到很高的功率密度，材料很快加熱至氣化程度，蒸發形成孔洞。隨著光 束與材料相對線性移動，使孔洞連續形成寬度很窄的切縫，切口寬度一般為 0.10-0.20mm。

3、激光切割機切割面光滑：切割面無毛刺，切口表面粗糙度一般控制在 Ra6.5 以內。

4、激光切割機速度快：切割速度可達 10m/min,最大定位速度可達30m/min.

5、激光切割機切割質量好：無接觸切割，切邊受熱影響很小，基本沒有工件熱變形，完全避免材料沖剪時形成的塌邊，切縫一般不需 要二次加工。

6、不損傷工件：激光切割頭不會與材料表面相接觸，保證不劃傷工件。

7、不受工件形狀的影響：激光加工柔性好，可以加工任意圖形，可以切割管材及其它異型材。

8、激光切割機可以對多種材料進行切割加工：如塑料、木材、PVC、皮革、紡織品、有機玻璃等。

9、節約模具投資：激光加工不需模具，沒有模具消耗，無須修理模具，節約更換模具時間，從而節省了加工費用，降低了生產成本， 尤其適合大件產品的加工。

10、節省材料：采用電腦編程，可以把不同形狀的產品進行裁剪，最大限度地提高材料的利用率。

11、提高樣品出廠速度：產品圖紙形成后，無需編程，馬上可以進行激光加工，最短的時間內得到新產品的實物。

12、安全環保：激光加工廢料少，噪音低，清潔、安全、無污染，大大改善了工作環境。

主要對切割碳鋼、硅鋼、不銹鋼、鋁合金、鈦合金、鍍鋅板、酸洗板、鍍鋁鋅板、銅等多種金屬材料的快速切割。 由力星激光-整理。

激光切割機的關鍵技術

激光切割技術有兩種： 一種是脈沖激光適用于金屬材料。第二種是連續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。

激光切割機的幾項關鍵技術是光、機、電一體化的綜合技術。在激光切割機中激光束的參數、機器與數控系統的性能和精度都直接影響激光切割的效率和質量。特別是對于切割精度較高或厚度較大的零件,必須掌握和解決以下幾項關鍵技術：

焦點位置控制技術

激光切割的優點之一是光束的能量密度高,一般10W/cm2。由于能量密度與面積成反比，所以焦點光斑直徑盡可能的小，以便產生一窄的切縫；同時焦點光斑直徑還和透鏡的焦深成正比。聚焦透鏡焦深越小,焦點光斑直徑就越小。但切割有飛濺,透鏡離工件太近容易將透鏡損壞，因此一般大功率CO2激光切割機工業應用中廣泛采用5〃~7.5〃〞(127~190mm)的焦距。實際焦點光斑直徑在0.1~0.4mm之間。對于高質量的切割,有效焦深還和透鏡直徑及被切材料有關。例如用5〃的透鏡切碳鋼,焦深為焦距的+2%范圍內,即5mm左右。因此控制焦點相對于被切材料表面的位置十分重要。顧慮到切割質量、切割速度等因素,原則上6mm的金屬材料,焦點在表面上； 6mm的碳鋼,焦點在表面之上； 6mm的不銹鋼,焦點在表面之下。具體尺寸由實驗確定。

在工業生產中確定焦點位置的簡便方法有三種：

（1）打印法：使切割頭從上往下運動,在塑料板上進行激光束打印,打印直徑最小處為焦點。

（2）斜板法：用和垂直軸成一角度斜放的塑料板使其水平拉動,尋找激光束的最小處為焦點。

（3）藍色火花法：去掉噴嘴,吹空氣,將脈沖激光打在不銹鋼板上,使切割頭從上往下運動,直至藍色火花最大處為焦點。

對于飛行光路的切割機,由于光束發散角,切割近端和遠端時光程長短不同,聚焦前的光束尺寸有一定差別。入射光束的直徑越大,焦點光斑的直徑越小。為了減少因聚焦前光束尺寸變化帶來的焦點光斑尺寸的變化,國內外激光切割系統的制造商提供了一些專用的裝置供用戶選用：

（1）平行光管。這是一種常用的方法,即在CO2激光器的輸出端加一平行光管進行擴束處理,擴束后的光束直徑變大,發散角變小,使在切割工作范圍內近端和遠端聚焦前光束尺寸接近一致。

（2）在切割頭上增加一獨立的移動透鏡的下軸,它與控制噴嘴到材料表面距離（stand off）的Z軸是兩個相互獨立的部分。當機床工作臺移動或光軸移動時,光束從近端到遠端F軸也同時移動,使光束聚焦后光斑直徑在整個加工區域內保持一致。如圖二所示。

（3）控制聚焦鏡（一般為金屬反射聚焦系統）的水壓。若聚焦前光束尺寸變小而使焦點光斑直徑變大時,自動控制水壓改變聚焦曲率使焦點光斑直徑變小。

（4）飛行光路切割機上增加x、y方向的補償光路系統。即當切割遠端光程增加時使補償光路縮短；反之當切割近端光程減小時,使補償光路增加,以保持光程長度一致。 X,Y工作范圍：1300mm*2500mm

切割聚焦鏡頭：F=80mm最大激光輸出功率：500W調繼沖頻率：$300Hz電源脈沖寬度：0.5ms-2ms激光器：雙燈鍍金聚光腔切割接口卡：CNC 3000控制卡切割軟件：適應PLT,DXF等格式制冷功率：4W重復定位精度：0.03/300mm空程速度：0-20000mm/min切割速度：0-15000mm/min 切割精度是判斷數控激光切割機質量好壞的第一要素。影響數控激光切割機的切割精度的四大因素：

1、激光發生器的激光凝聚的大小。聚集之后如果光斑非常小，則切割精度非常高，要是切割之后的縫隙也非常小。則說明激光切割機的精度非常之高，品質則非常高。但激光器發出的光束為錐形，所以切出來的縫隙也是錐形。這種條件下，工件厚度越大，精度也就會越低，因此切縫越大。

2、工作臺的精度。工作臺的精度如果非常高，則讓切割的精度也隨之提高。因此工作臺的精度也是衡量激光發生器精度的一個非常重要的因素。

3、激光光束凝聚成錐形。切割時，激光光束是以錐形向下的，這時如果切割的工件的厚度非常大，切割的精度就會降低，則切出來的縫隙就會非常大。

4、切割的材料不同，也會影響到激光切割機的精度。在同樣的情況下，切割不銹鋼和切割鋁其精度就會非常不同，不銹鋼的切割精度就會高一些，而且切面也會光滑一些。

一般來說，激光切割質量可以由以下6個標準來衡量。

1.切割表面粗糙度Rz

2.切口掛渣尺寸

3.切邊垂直度和斜度u

4.切割邊緣圓角尺寸r

5.條紋后拖量n

6.平面度F 切割穿孔技術：任何一種熱切割技術,除少數情況可以從板邊緣開始外,一般都必須在板上穿一小孔。早先在激光沖壓復合機上是用沖頭先沖出一孔,然后再用激光從小孔處開始進行切割。對于沒有沖壓裝置的激光切割機有兩種穿孔的基本方法：

（1）爆破穿孔：(Blast drilling)，材料經連續激光的照射后在中心形成一凹坑,然后由與激光束同軸的氧流很快將熔融材料去除形成一孔。一般孔的大小與板厚有關,爆破穿孔平均直徑為板厚的一半,因此對較厚的板爆破穿孔孔徑較大,且不圓,不宜在要求較高的零件上使用（如石油篩縫管）,只能用于廢料上。此外由于穿孔所用的氧氣壓力與切割時相同,飛濺較大。

（2）脈沖穿孔：（Pulse drilling）采用高峰值功率的脈沖激光使少量材料熔化或汽化,常用空氣或氮氣作為輔助氣體,以減少因放熱氧化使孔擴展,氣體壓力較切割時的氧氣壓力小。每個脈沖激光只產生小的微粒噴射,逐步深入,因此厚板穿孔時間需要幾秒鐘。一旦穿孔完成,立即將輔助氣體換成氧氣進行切割。這樣穿孔直徑較小,其穿孔質量優于爆破穿孔。為此所使用的激光器不但應具有較高的輸出功率；更重要的時光束的時間和空間特性,因此一般橫流CO2激光器不能適應激光切割的要求。

此外，脈沖穿孔還須要有較可靠的氣路控制系統,以實現氣體種類、氣體壓力的切換及穿孔時間的控制。在采用脈沖穿孔的情況下,為了獲得高質量的切口,從工件靜止時的脈沖穿孔到工件等速連續切割的過渡技術應以重視。從理論上講通常可改變加速段的切割條件：如焦距、噴嘴位置、氣體壓力等,但實際上由于時間太短改變以上條件的可能性不大。在工業生產中主要采用改變激光平均功率的辦法比較現實,具體方法有以下三種：（1）改變脈沖寬度；（2）改變脈沖頻率；（3）同時改變脈沖寬度和頻率。實際結果表明,第（3）種效果最好。 噴嘴設計及氣流控制技術： 激光切割鋼材時,氧氣和聚焦的激光束是通過噴嘴射到被切材料處,從而形成一個氣流束。對氣流的基本要求是進入切口的氣流量要大,速度要高,以便足夠的氧化使切口材料充分進行放熱反應；同時又有足夠的動量將熔融材料噴射吹出。因此，除光束的質量及其控制直接影響切割質量外,噴嘴的設計及氣流的控制（如噴嘴壓力、工件在氣流中的位置等）也是十分重要的因素。

激光切割用的噴嘴采用簡單的結構,即一錐形孔帶端部小圓孔（如圖4）。通常用實驗和誤差方法進行設計。由于噴嘴一般用紫銅制造,體積較小,是易損零件,需經常更換,因此不進行流體力學計算與分析。在使用時從噴嘴側面通入一定壓力Pn(表壓為Pg)的氣體,稱噴嘴壓力,從噴嘴出口噴出,經一定距離到達工件表面,其壓力稱切割壓力Pc,最后氣體膨脹到大氣壓力Pa。研究工作表明隨著Pn的增加,氣流流速增加,Pc也不斷增加。

可用下列公式計算： V=8.2d2(Pg+1)

V-氣體流速 L/min

d-噴嘴直徑 mm

Pg-噴嘴壓力（表壓）bar

對于不同的氣體有不同的壓力閾值,當噴嘴壓力超過此值時,氣流為正常斜激波,氣流速從亞音速向超音速過渡。此閾值與Pn、Pa比值及氣體分子的自由度（n）兩因素有關：如氧氣、空氣的n=5,因此其閾值Pn=1bar(1.2)3.5=1.89bar。當噴嘴壓力更高Pn/Pa=(1+1/n)1+n/2時（Pn；4bar）,氣流正常斜激波封變為正激波,切割壓力Pc下降,氣流速度減低,并在工件表面形成渦流,削弱了氣流去除熔融材料的作用,影響了切割速度。因此采用錐孔帶端部小圓孔的噴嘴,其氧氣的噴嘴壓力常在3bar以下。

為進一步提高激光切割速度,可根據空氣動力學原理,在提高噴嘴壓力的前提下不產生正激波,設計制造一種縮放型噴嘴,即拉伐爾（Laval）噴嘴。為方便制造可采用如圖4的結構。德國漢諾威大學激光中心使用500WCO2激光器,透鏡焦距2.5〃,采用小孔噴嘴和拉伐爾噴嘴分別作了試驗,見圖4。試驗結果如圖5所示：分別表示NO2、NO4、NO5噴嘴在不同的氧氣壓力下,切口表面粗糙度Rz與切割速度Vc的函數關系。從圖中可以看出NO2小孔噴嘴在Pn為400Kpa（或4bar）時切割速度只能達到2.75m/min（碳鋼板厚為2mm）。NO4、NO5二種拉伐爾噴嘴在Pn為500Kpa到600Kpa時切割速度可達到3.5m/min和5.5m/min。應指出的是切割壓力Pc還是工件與噴嘴距離的函數。由于斜激波在氣流的邊界多次反射,使切割壓力呈周期性的變化。

第一高切割壓力區緊鄰噴嘴出口,工件表面至噴嘴出口的距離約為0.5~1.5mm,切割壓力Pc大而穩定,是工業生產中切割手扳常用的工藝參數。第二高切割壓力區約為噴嘴出口的3~3.5mm,切割壓力Pc也較大,同樣可以取得好的效果,并有利于保護透鏡,提高其使用壽命。曲線上的其他高切割壓力區由于距噴嘴出口太遠,與聚焦光束難以匹配而無法采用。

激光切割為什么要液氧和液氮

使用輔助氣體可以吹走同軸的割縫內的熔渣，冷卻加工物體表面，減少熱影響區，冷卻聚焦透鏡，防止煙塵進入透鏡座內污染鏡片并導致鏡片過熱。還有工藝需求，不同的鋼材需要惰性氣體或活性氣體。激光氧氣切割原理類似于氧乙炔切割。它是用激光作為預熱熱源，用氧氣等活性氣體作為切割氣體。噴吹出的氣體一方面與切割金屬作用，發生氧化反應，放出大量的氧化熱，利用氧氣反應熱大幅面提高切割效率的同時，產生的氧化膜會提高反射材料的光束光譜吸收因數，切口端面發黑或者暗黃色。

由于切割過程中的氧化反應產生了大量的熱，所以激光氧氣切割所需要的能量只是熔化切割的1/2，而切割速度遠遠大于激光汽化切割和熔化切割。激光氧氣切割主要用于碳鋼、鈦鋼以及熱處理鋼等易氧化的金屬材料。

一些金屬在切割的時候采用氧氣會在切割面上形成氧化膜，采用氮氣就可以進行防止氧化膜出現的無氧化切割。無氧化切割面具有可以直接進行熔接、涂抹，耐腐蝕性強等特點。切口端面發白。主要適用的板材有不銹鋼，電鍍鋼板，黃銅，鋁，鋁合金等。

以上內容參考：百度百科-激光切割

激光切割中哪些切割工藝是比較常用的？

激光切割工藝采用激光束照射到鋼板表面時釋放的能量來使不銹鋼熔化并蒸發。

激光源一般用二氧化碳激光束，工作功率為500～2500瓦。

該功率的水平比許多家用電暖氣所需要的功率還低，但是，通過透鏡和反射鏡，激光束聚集在很小的區域。能量的高度集中能夠進行迅速局部加熱，使不銹鋼蒸發。

此外，由于能量非常集中，所以，僅有少量熱傳到鋼材的其它部分，所造成的變形很小或沒有變形，利用激光可以非常準確的切割復雜形狀的坯料，所切割的坯料不必再作進一步的處理。

激光切割工藝分為：

1. 汽化切割：

在高功率密度激光束的加熱下，材料表面溫度升至沸點溫度的速度很快，足以避免熱傳導造成的熔化，于是部分材料汽化成蒸汽消失，部分材料作為噴出物從切縫底部被輔助氣體流吹走。

2. 熔化切割 ：

當入射的激光束功率密度超過某一值后，光束照射點處材料內部開始蒸發，形成孔洞。一旦這種小孔形成，它將作為黑體吸收所有的入射光束能量。小孔被熔化金屬壁所包圍，然后，與光束同軸的輔助氣流把孔洞周圍的熔融材料帶走。隨著工件移動，小孔按切割方向同步橫移形成一條切縫。激光束繼續沿著這條縫的前沿照射，熔化材料持續或脈動地從縫內被吹走。

3. 氧化熔化切割 ：

熔化切割一般使用惰性氣體，如果代之以氧氣或其它活性氣體，材料在激光束的照射下被點燃，與氧氣發生激烈的化學反應而產生另一熱源，稱為氧化熔化切割。

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