激光切割技术的应用探讨

李卓财 闵梁 蒋武 卢军杰 刘功树

摘 要：从1985年以来，中国都是以每年超过25%的速度增长。激光治疗技术在中国一直没有发展到一定的高度，主要的原因在于这项技术在运用上的“迟缓”，影响了技术在更大范围被接受和使用。因此，在中国，激光切割技术具有很大的推广应用潜力。激光还可以切割铝合金和高熔点材料。然而，由于它们对CO2激光的高反射率和高热导率，它们必须在高功率密度下切割，因此它们必须使用高功率激光.由于我们国家是激光产业基础落后，在激光加工的整体水平和先进的国家相比还是很大的差距。激光切割技术是激光加工行业中最常用的应用之一。激光技术是近年来发展十分迅速的高新技术，具有巨大的市场潜力，是不可忽视的新兴产业。本文论述了激光切割的原理，并分析了激光切割技术的应用。

关键词：激光切割技术;应用;探讨

引言：

激光切割也是应用最广泛的激光加工技术之一。自从激光发明以来，它为加工金属和非金属材料提供了一种新的方法。占领了整个激光加工行业的70%以上。随着新型激光的成功发展和新加工技术的普及，激光加工技术逐渐从实验室研发走向了工业应用。未来的发展方向应以高起点为基础，在信息系统向数控系统转移数控代码，用于常规设备切割、激光切割、特殊材料激光切割等领域的关键共性技术研发。同时，它还具有切割缝薄、热影响区小、切割时无噪音、切割边缘垂直度好、切割过程易于自动化控制等优点。激光切割技术已经应用于各个国家和行业，尤其是发达国家。本文主要讨论激光切割技术的应用记忆。

1激光切割原理

1.1机理

激光切割是利用聚焦的高功率密度激光束照射材料表面，切割过程发生在切口末端的垂直表面上，这被称为消融前沿。由于激光高度集中在一个小区域内，可以产生大量的热量使材料快速熔化，热量很难散发到材料的其他部位，从而形成变形很小的缺口。通过与光束同轴的高速气流将熔化的材料吹走，使被照射的材料快速熔化、汽化、烧蚀或达到燃点，从而实现材料切割的热切割方法。

1.2分类

氧气辅助熔化切割是利用激光将工件加热到其燃點，用氧气或其他助燃气体燃烧材料。轻切削大致可分为汽化切削、熔化切削、氧气辅助熔化切削和控制断裂切削，其中氧气辅助熔化切削应用最为广泛。由于热基板的点燃，同时产生除激光能量之外的另一个热源，其也用作切割热源[1]。

2激光切割技术的发展现状

激光切割是应用最广泛的激光加工技术之一。自从激光发明以来，它为加工金属和非金属材料提供了一种新的方法。随着新型激光的成功发展和新加工技术的普及，激光加工技术逐渐从实验室研发走向工业应用。这是因为金属表面对激光的反射率高，导热性好。因此，用激光切割金属所需的平均功率相对较大。数控激光切割是一种理想的切割方法，代表了现代金属加工技术的发展方向。我国激光材料加工行业起步较晚，激光加工整体水平相对落后。同时，激光束加工作为一种非接触工具，没有刀具磨损，没有颤振。然而，激光切割非金属材料发展迅速。激光研制成功后不久，就被用于切割材料。激光切割金属材料发展缓慢。数控激光切割设备在国内外有着极其广阔的市场需求。近年来，由于激光输出功率和激光使用寿命的不断提高，这是因为非金属材料的激光吸收率高，吸热率低，导热损耗低，沸点低。因此，几乎所有入射光束能量都被吸收，材料迅速熔化蒸发。目前，该技术最广泛使用的激光加工是表面热处理。然而，在激光加工中占主导地位的激光切割仍处于起步阶段。激光加工技术被广泛应用于材料切割、焊接、热处理等技术领域[2]。

3激光切割技术在工业的应用

3.1激光切割技术在金属材料上的应用

金属材料是工程中应用最广泛的材料。然而，切口的严重氧化对切割质量有一定的影响。但其塑性差，回弹大，成型工艺难度大。实验表明，切割厚度大于6mm的不锈钢时，如果使用氧气作为辅助吹气，可以获得更高的切割速度。金属材料的激光切割研究是许多学者的首选。目前，该技术最广泛使用的激光加工是表面热处理。然而，在激光加工中占主导地位的激光切割仍然处于起步初级阶段。激光切割技术最常见的应用是切割金属板。秦合金是航空航天工业经常用到的一种金属，它具有高强度、耐热、耐腐蚀等特点。实验表明，用激光切割30mm厚的蜂窝结构，切割速度达5m/min，而用锯子切割速度仅0.1m/min。当板材厚度小于12毫米时，切割速度高于上述两种其他切割方法。激光还可以切割铝合金和高熔点材料。然而，由于它们对CO2激光的高反射率和高热导率，它们必须在高功率密度下切割，因此它们必须使用高功率激光[3]。

4激光切割技术的发展趋势

（1）三维多轴数控激光切割机，为了满足汽车、航空等行业三维工件切割的需要，目前已经开发出各种五轴或六轴三维激光切割机。未来的发展方向应该是以高起点为基础，在高速、高精度的信息系统中向数控系统转移数控代码，可用于常规设备切割、激光切割、大幅面北切、三维激光切割、特殊材料激光切割等领域的关键共性技术研发。我国加快对激光与3D打印技术的发展，将能大大推动着我国经济模式的变革，从中国制造模式转变为中国智造。在先进国家的汽车生产线上，激光切割机器人的使用越来越多。

（2）随着可用于激光切割的激光功率的增加，激光切割正从轻工业薄板的钣金加工发展到切割重工业厚板。高速高精度激光切割机，由于大功率激光光束模式的改进和32位微机的应用，为高速高精度激光切割设备创造了有利条件。因此，在中国，激光切割技术具有很大的推广应用潜力。

（3）开发该机组自动化系统，必须依靠先进的自动控制、网络控制技术和计算机辅助生产管理系统技术。为了提高生产率和节省劳动力，激光切割正在向无人化、自动化的激光切割单元发展。推动着我国经济模式的变革，从中国制造模式转变为中国智造。各种激光切割机组可供应国外市场，一条以6台大型激光切割机为核心的无人切割生产线在厂内运行[4]。

结语：

总而言之，虽然激光切割技术取得了很大的进步，但是我们应该继续探索和研究，不断使激光切割技术朝着自动化、无人化、小型化和集成化的方向逐渐发展。我国在数控激光切割技术和设备上与国外有一定差距，但是近几年以来发展迅速。目前，该技术最广泛使用的激光加工是表面热处理。然而，在激光加工中占主导地位的激光切割仍处于起步阶段。激光技术不仅改变着我们的生活状态，也促使着我们的经济和科技水平的提高。自从激光发明以来，它为加工金属和非金属材料提供了一种新的方法。随着新型激光的成功发展和新加工技术的普及，激光加工技术逐渐从实验室研发走向工业应用。讲述了激光切割的原理，并且对其分析了激光切割技术的应用。世界各国都重视着对激光技术的研究与发展应用，我国更是从政策上予以扶持，从而形成产业化，满足日益增长的市场需求。

参考文献：

[1]畅雪苹，王丹丹，王谦.浅析激光切割技术的应用[J].汽车实用技术，2020，45（17）：127-129.

[2]茹丽靖.浅谈激光切割技术在汽车行业中的应用[J].锻造与冲压，2020（06）：22-24.

[3]黄建锋.激光切割技术在生产中的应用[J].纺织机械，2012（03）：40-41.

[4]王艳清.激光切割技术的深入研究与应用[J].四川建材，2012，38（03）：252-254.

[5]赵殿甲.激光切割技术的应用与发展[J].煤矿机械，2006（08）：5-6.