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發布時間：2020-12-19 07:02
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與傳統的氧乙、等離子等切割工藝相比，激光切割速度快、切縫窄、熱影響區小、切縫邊緣垂直度好、切邊光滑，同時可激光切割的材料種類多，包括碳鋼、不銹鋼、合金鋼、木材、塑料、橡膠、布、石英、陶瓷、玻璃、復合材料等。隨著市場經濟的飛速發展和科學技術的日新月異，激光切割技術已廣泛應用于汽車、機械、電力、五金以及電器等領域。近年來，激光切割技術正以前所未有的速度發展，每年都以15%~20%的速度增長。73縱向彈性模量（20℃，KN/mm2）：193[1]產品標準編輯對于304不銹鋼來說，其成份中的Ni元素非常重要，直接決定著304不銹鋼的抗腐蝕能力及其的價值。我國自1985年以來，更是以每年近25%的速度增長。當前，我國激光切割技術的整體水平與先進國家相比還存在著不小的差距，因此，在國內市場激光切割技術具有廣闊的發展前景和巨大的應用空間[1] 。
激光切割機在切割過程中，光束經切頭的透鏡聚焦成一個很小的焦點，使焦點處達到高的功率密度，其中切頭固定在z軸上。隨著市場經濟的飛速發展和科學技術的日新月異，激光切割技術已廣泛應用于汽車、機械、電力、五金以及電器等領域。這時，光束輸入的熱量遠遠超過被材料反射、傳導或擴散的部分熱量，材料很快被加熱到熔化與汽化溫度，與此同時，一股高速氣流從同軸或非同軸側將熔化及汽化了的材料吹出，形成材料切割的孔洞。隨著焦點與材料的相對運動，使孔洞形成連續的寬度很窄的切縫，完成材料的切割[1] 。
當前，激光切割機的外光路部分主要采用的是飛行光路系統。從激光發生器發出的光束經過反射鏡1、2、3到達切頭上的聚焦透鏡，聚焦后在待加工材料表面形成光斑。組成部分編輯激光切割機系統一般由激光發生器、（外）光束傳輸組件、工作臺（機床）、微機數控柜、冷卻器和計算機（硬件和軟件）等部分組成。其中反射鏡片1固定在機身上不動；橫梁上反射鏡2隨著橫梁的運動作x向運動；z軸上的反射鏡片3隨z軸的運動作y向的運動。從圖中不難看出，在切割過程中，隨著橫梁作x向運動，z軸部分作y向運動，光路的長度時刻發生著變化[1] 。
目前，民用激光發生器由于制造成本等原因，所發出的激光光束都具有一定的發散角，呈“錐形”。（3）在切割過程中，只有工作臺移動，而光束（割炬）則固定不動。當“錐形”的高度改變時（相當于激光切割機光路長度改變），聚焦透鏡表面的光束橫截面面積也隨之改變。此外，光還具有波的性質，因此，不可避免地會出現衍射現象，衍射會使光束在傳播過程中發生橫向擴展，該現象存在于所有的光學系統中，能夠決定這些系統在性能方面的理論極限值。由于高斯光束呈“錐形”和光波的衍射作用，當光路長度變化時，作用在透鏡表面的光束直徑時刻發生著變化，這就會引起焦點大小和焦點深度的變化，但對焦點位置的影響很小。如果焦點大小和焦點深度在連續加工中發生變化，必然會對加工產生很大影響，比如，會造成切割縫寬度不一致、在相同切割功率下會割不透或燒蝕板材等[1] 。
主要工藝編輯
1、汽化切割。
在激光化切割過程中，材料表面溫度升至沸點溫度的速度是如此之快，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。此情況下需要非常高的激光功率。
為了防止材料蒸氣冷凝到割縫壁上，材料的厚度一定不要大大超過激光光束的直徑。該加工因而只適合于應用在必須避免有熔化材料排除的情況下。該加工實際上只用于鐵基合金很小的使用領域。
該加工不能用于，像木材和某些陶瓷等，那些沒有熔化狀態因而不太可能讓材料蒸氣再凝結的材料。另外，這些材料通常要達到更厚的切口。當“錐形”的高度改變時（相當于激光切割機光路長度改變），聚焦透鏡表面的光束橫截面面積也隨之改變。在激光化切割中，優光束聚焦取決于材料厚度和光束質量。激光功率和氣化熱對優焦點位置只有一定的影響。在板材厚度一定的情況下，大切割速度反比于材料的氣化溫度。所需的激光功率密度要大于108W/cm2，并且取決于材料、切割深度和光束焦點位置。在板材厚度一定的情況下，假設有足夠的激光功率，大切割速度受到氣體射流速度的限制。
組成部分編輯
激光切割機系統一般由激光發生器、（外）光束傳輸組件、工作臺（機床）、微機數控柜、冷卻器和計算機（硬件和軟件）等部分組成。
1)機床主機部分：激光切割機機床部分，實現X、Y、Z軸的運動的機械部分，包括切割工作平臺。用于安放被切割工件，并能按照控制程序正確而精準的進行移動，通常由伺服電機驅動。
2)激光發生器：產生激光光源的裝置。不銹鋼板自本世紀初問世，不銹鋼板的發展為現代工業的發展和科技進步奠定了重要的物質技術基礎。對于激光切割的用途而言，除了少數場合采用YAG固體激光器外，絕大部分采用電-光轉換效率較高并能輸出較高功率的CO2氣體激光器。由于激光切割對光束質量要求很高，所以不是所有的激光器都能用作切割的。高斯模式適用于小于1500W、低階模二氧化碳激光器100W-3000W、多模3000W以上。
3)外光路：折射反射鏡，用于將激光導向所需要的方向。還要考慮經濟核算，每次新拋磨的鋼板，要求能生產一緩質量的裝飾板次數。為使光束通路不發生故障，所有反射鏡都要保護罩加以保護，并通入潔凈的正壓保護氣體以保護鏡片不受污染。一套性能良好的透鏡會將一無發散角的光束聚焦成無限小的光斑。一般用5.0英寸焦距的透鏡。7.5英寸透鏡僅用于>12mm厚材。
4)數控系統：控制機床實現X、Y、Z軸的運動，同時也控制激光器的輸出功率。
5)穩壓電源：連接在激光器，數控機床與電力供應系統之間。主要起防止外電網干擾的作用。
6)切割：主要包括腔體、聚焦透鏡座、聚焦鏡、電容式傳感器和輔助氣體噴嘴等零件。切頭驅動裝置用于按照程序驅動切頭沿Z軸方向運動，由伺服電機和絲桿或齒輪等傳動件組成。
7)操作臺：用于控制整個切割裝置的工作過程。
8)冷水機組：用于冷卻激光發生器。11)空氣冷卻干燥機、過濾器：用于向激光發生器和光束通路供給潔凈的干燥空氣，以保持通路和反射鏡的正常工作。激光器是利用電能轉換成光能的裝置，如CO2氣體激光器的轉換率一般為20%，剩余的能量就變換成熱量。冷卻水把多余的熱量帶走以保持激光發生器的正常工作。冷水機組還對機床外光路反射鏡和聚焦鏡進行冷卻，以保證穩定的光束傳輸質量，并有效防止鏡片溫度過高而導致變形或炸裂。
9)氣瓶：包括激光切割機工作介質氣瓶和輔助氣瓶，用于補充激光震蕩的工業氣體和供給切頭用輔助氣體。
10)空壓機、儲氣罐：提供和存儲壓縮空氣。
11)空氣冷卻干燥機、過濾器：用于向激光發生器和光束通路供給潔凈的干燥空氣，以保持通路和反射鏡的正常工作。
12)抽風除塵機：抽出加工時產生的煙塵和粉塵，并進行過濾處理，使廢氣排放符合環境保護標準。
13)排渣機：排除加工時產生的邊角余料和廢料等。
