激光切割技术论文(激光切割技术在机械制造中的应用论文)
激光切割技术论文
激光切割技术论文
激光切割技术论文【1】
[摘 要]随着我国技术的发展，激光切割技术得到不断发展，应用范围日益广泛。
本文主要是对激光切割技术的涵义、优点，国内外的发展现状及其数控激光切割技术的发展趋势进行分析论述，希望能够更好地了解应用激光切割技术。
[关键词]激光;激光技术;发展趋势
激光技术是20世纪伟大的发明之一，自1960年第一台激光器问世以来，固体激光器、气体激光器、半导体激光器以及准分子激光器陆续诞生;激光不同于普通光源，它具有良好的单色性和相干性，很好的方向性，极高的能量密度，这些特点使得激光广泛地应用于各类机械加工领域，如激光切割、焊接、激光淬火、激光打标等等，而激光切割被认为是激光技术应用中最成熟的工艺。
下文将对激光切割技术的相关内容进行详细的论述。
一、激光切割的概述
1.激光切割的涵义
激光切割是激光加工行业中最重要的一项应用技术，也是激光加工中应用最早、使用最多的加工方法。
激光切割是用聚焦镜将CO2激光束聚焦在材料表面使材料熔化，同时用与激光束同轴的压缩气体吹走被熔化的材料，并使激光束与材料沿一定轨迹做相对运动，从而形成一定形状的切缝。
激光切割技术经过近几年的发展，广泛应用于汽车、机车车辆制造、航空、化工、轻工、电器与电子、石油和冶金等工业部门中。
2.激光切割的优点
激光切割技术具有以下优点：
第一，精度高：定位精度0.05mm，重复定位精度0.02mm。
第二，切缝窄：激光束聚焦成很小的光点，使焦点处达到很高的功率密度，材料很快加热至气化程度，蒸发形成孔洞。
随着光束与材料相对线性移动，使孔洞连续形成宽度很窄的切缝。
切口宽度一般为0.10～0.20mm。
第三，切割面光滑：切割面无毛刺，切口表面粗糙度一般控制在Ra12.5以内。
第四，速度快：切割速度可达10m/min，最大定位速度可达70m/min，比线切割的速度快很多。
第五，切割质量好：无接触切割，切边受热影响很小，基本没有工件热变形，完全避免材料冲剪时形成的塌边，切缝一般不需要二次加工。
第六，不损伤工件：激光切割头不会与材料表面相接触，保证不划伤工件。
第七，不受被切材料的硬度影响：激光可以对钢板、不锈钢、铝合金板、硬质合金等进行加工，不管什么样的硬度，都可以进行无变形切割。
第八，不受工件外形的影响：激光加工柔性好，可以加工任意图形，可以切割管材及其他异型材。
第九，可以对非金属进行切割加工：如塑料、木材、PVC、皮革、纺织品和有机玻璃等。
第十，节约模具投资：激光加工不需模具，没有模具消耗，无须修理模具，节约更换模具时间，从而节省了加工费用，降低了生产成本，尤其适合大件产品的加工。
十一，节省材料：采用电脑编程，可以把不同外形的产品进行整张板材料套裁，最大限度地提高材料的利用率。
十二，缩短了新产品制造周期：新产品试制，数量小，结构不确定、随时会改动，根本不能出模具，激光切割机大大缩短了新产品制造周期，减少了模具投入。
二、国内外激光切割技术的现状
激光切割是激光加工中应用最早、使用最多的加工方法。
以日本为例，目前已拥有CO2激光切割机2万多台，约占全球激光加工机总量的1/3，其中80%为激光切割设备。
据统计，自1995年以来，CO2激光切割机的年生产量已超过500台左右，其中YAG激光切割机100多台。
而我国至今却只有600多台套激光切割机在使用中。
因此，在我国，激光切割技术的推广和应用潜力很大。
随着我国国民经济的飞速发展，许多传统产业需要改造，许多钣金加工领域有待开发，许多工业城市也需要建立激光加工中心。
三、数控激光切割技术的发展前景
1.高速、高精度激光切割机及切割工艺
我国的数控激光切割机生产，经过近20年的发展已取得了很大成就。
但与国外先进产品相比，还有较大差距，主要表现在切割机的运行速度低，动态精度差，配套功能不够，切割工艺参数不完善和切割断面质量不易保证等。
为了进一步提高产品质量和生产率，必须生产出新型的高速、高精度的激光切割机，以满足国内日益增长的生产需要，数控激光割机应具备专用切割工艺参数，配有激光专用自动编程系统及自动排料、套料系统，减少编程时间，提高板材利用率。
数控激光切割机如安装交换工作台，则可以大大提高生产率，充分利用激光能源，降低生产成本。
2.厚板激光切割技术的应用范围想着重工业的方向发展
由于大功率CO2激光器光束模式的改进和激光切割技术进步，使厚板激光切割技术的应用逐渐增加，同时由于切割工艺采用CNC控制激光切割精度高，因此，用激光切割代替等离子、氧乙炔为主的中厚板切割的趋势正迅速增长，激光切割正从轻工业的钣金加工业向建筑机械、桥梁、造船等重工业方向发展。
3.三维高精度大型数控激光切割机及其应用领域
工艺技术三维数控激光切割机主要应用于汽车制造、航空、建筑及难以加工的大型立体钣金件。
其主要特点是：床身刚性好、加工范围大;龙门式结构能实现高速、高精度的切割;三维激光切割头不仅能沿X、Y、Z轴作直线运动，且能进行C轴旋转.数控系统采用5轴或6轴联动系统，具有空间立体编程简单、操作方便和可靠性高的特点。
目前国内企业对三维激光切割机已经有需求，随着市场和经济的快速发展，在汽车、航空、机车及工程机械等行业对三维激光切割机的需求将会不断增大，因此，开发出性能好、工作可靠、使用方便的三维激光切割机，将使我国激光切割机的水平大大提高一步。
4.数控激光切割技术在农机制造中的应用
农业机械种类繁多，更新换代迅速，新产品研制周期长，而且多数种类的产品都属于小批量生产，农机产品的钣金加工件一般采用4～6mm钢板，板金件种类多，并且更新快，传统的农机产品板金加工件通常采用冲床方式，模具消耗大，通常一个大型的农机生产厂家用于模具存放的库房就近300m2，由此可见，农机部件的加工如果仍然停留在传统的方式，将严重制约产品的快速更新换代与技术开发，而数控激光切割技术的柔性加工优势就体现出来了。
四、结束语
随着装备制造业的快速发展，我国数控激光切割成套设备已进入快速增长期，年增长率达50%以上。
应用行业包括：汽车、船舶、航空、核工业、机械制造、钢铁、纺织、石油、激光加工中心等。
在2006年全国激光加工学术年会上，专家们认为：到“十一五”末期，我国每年至少需要1500多台套高功率数控激光切割机，到“十二五”末期，我国高功率数控激光切割机市场需求量将达到10000台套，其中除了通用的激光切割机之外，对高速高精度激光切割机、大幅面厚板激光切割机、三维立体数控激光切割机、航天航空用有色金属激光器切割机等高性能激光切割系统的'需求也与日俱增。
参考文献
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[4] 李文轩.激光技术应用及前景[J]，经营管理者，2014(33).
激光切割技术现状与发展趋势【2】
摘要：介绍了激光切割技术的现状及发展趋势，提出了该技术的发展日标及需要解决的技术问题。
关键词：激光切割机 现状 发展
引言
激光切割是激光加工行业中最重要的一项应用技术，也是激光加工中应用最早、使用最多的加工方法。
它占整个激光加工业的70%以上。
激光切割与其他切割方法相比，最大区别是它具有高速、高精度和高适应性的特点。
同时还具有割缝细、热影响区小、切割面质量好、切割时无噪声、切缝边缘垂直度好、切边光滑、切割过程容易实现自动化控制等优点。
可切割碳钢、不锈钢、合金钢、木材、塑料、橡胶、布、石英、陶瓷、玻璃、复合材料等。
激光切割板材时，不需要模具，可以替代一些需要采用复杂大型模具的冲切加工方法，能大大缩短生产周期和降低成本。
因此，目前激光切割已广泛地应用于汽车、机车车辆制造、航空、化工、轻工、电器与电子、石油和冶金等工业部门中。
近年来，激光切割技术发展很快，国际上每年都以15%一20%的速度增长。
一、概述国内外激光切割应用现状
激光切割是激光加工中应用最早、使用最多的加工方法。
激光切割技术在机械制造中的应用论文
激光切割技术在机械制造中的应用论文
1激光切割技术的发展
虽然激光切割技术先进的应用范围非常广泛，应用技术较为成熟，但是追本溯源就会发现激光切割技术经历了一个漫长的发展历程。首先，汽化切割。在应用汽化切割的过程中，激光切割技术的功率必须达到108W/cm2。在此次加工操作的过程中，加工部件会将大量的已经照射到表面激光全部吸收转化为热能，而没能被吸收的激光将会在照射的过程中反射出去。这样就能够促使加工件表面达到沸腾所需的温度。随后沸腾会将工件的表面形成一定状态的钥匙孔。与此同时，加工件在氧化等因素的影响下，被吸收的激光束功率会增大。在此次加工操作的过程中，蒸汽将熔融材料带走，促使材料汽化成切口。这种切割技术较长应用于塑料、陶瓷划片以及切割不融化等材料。其次，融化切割。这种切割技术激光产生的功率也必须使得工件表面形成钥匙孔，但是该种切割技术产生的融化物并不是由汽化过程进行清除，而是需要经过辅助气吹除，气体喷出通常与激光束保持同心。融化切割并不会有吸收和反射的问题产生。这种激光切割技术主要应用在能够与氧产生放热反应的材料，如铝等。最后，反应融化切割。在材料切口处材料氧化燃烧生成熔融氧化物后被吹出形成切口，通过切口放出热量供给相邻的材料，进而促使相邻材料达到燃点所需的温度，促使切割继续进行。
2激光切割技术在机械制造业中的应用
在实际应用的过程中，激光切割技术同样被广泛应用于机械制造业中。而机械制造业应用激光切割技术主要体现在以下几方面。
2.1激光切割技术零件
在金属零件加工的过程中，通常都是应用小批量多品种进行代替冲压。如果批量在5万以下的情况时，就可以应用激光切割技术来代替，这样就能够节约一定的经济效益。通常情况下，激光切割技术的精度可以达到0.1mm左右。这种精度比应用模具的精度还要高。这种技术应用在机械制造中。美国有家公司就应用激光切割技术对汽车样车的小批量多品种钢板零件，且切割效果较为良好。另外，在一些大型的燃气轮机会热气构件、直升飞机叶片等材料以及加工成型的过程中都广泛的应用了激光切割技术。
2.2激光切割技术应用于模具制造
在机械制造中，激光切割技术应用于模具制造中，主要表现在两方面。一方面是使用激光切割技术切割钢板制造叠层模具。应用激光切割钢板的的时候，通常在钢板厚度为6mm以下的情况时，就能够达到很高的.精度。另外一方面是使用薄板叠成的三维成型模具。在应用的过程中使用计算机辅助设计以及计算机辅助制造成形状渐变的薄板。这种三维立体成型模，可以应用在塑料成型与金属模铸造。
2.3非金属材料制品的激光切割
通常情况下，非金属材料对激光的吸收率非常高，对切割非常有帮助。如模板激光切割加工、手表宝石打出轴孔、金刚石拉丝磨损后再生等都是非金属材料制品的激光切割技术应用的典型例子。
3激光切割技术的发展
最近几年，激光技术在不断被应用和发展的过程中，不断朝着新的方向发展。首先，电弧辅助激光切割。激光照射到工件的背面就会产生热点，促使电弧更为集中。在此过程中，电弧能量能够提高残渣的流动性，因而可以加快切割的速度。通常情况下，在切割厚度为4mm的低碳钢板的过程中，激光功率都会达到1500W，电弧功率达到3000W，在氧气压力达到一定量时，切割的速度就会达到52mm/s。其次，水冷敷激光切割技术。这种激光切割技术是在1988年提出来的。切割的过程中采用二氧化碳激光器切割2mm后的钢板。与此同时，切割的时候水压一定，光束为1mm的时候，激光切割家水冷却就能够达到相应的数值。最后就是红紫外线双波激光切割。这是一种相对而言非常先进的一种加工技术。应用该技术需要产生较大的功率，促使该技术达到良好的切割效果。
4结语
综上所述，在信息技术快速发展的过程中，激光切割技术在发展的过程中也已经获得了广泛的应用。在激光切割技术更为成熟的过程中，机械制造借行业应用激光切割技术更能够体现出广阔的发展前景。而激光切割技术在各个行业应用的过程中将发展的更成熟。