激光切割机的原理是什么
摘要：激光切割机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，最终使材料形成切缝，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。下面一期来了解一下详细知识。一、激光切割机的原理激光是一种光，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最初极短的时间内依赖于自发辐射，此后的过程完全由激辐射决定，因此激光具有非常纯正的颜色，几乎无发散的方向性、极高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。
二、激光切割机的主要工艺
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，最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最优焦点位置只有一定的影响。在板材厚度一定的情况下，最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，最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。最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/cm2～105W/cm2之间。
3、氧化熔化切割
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。
激光切割机的工作原理是利用激光束的高能量密度，将光能转化为热能，使材料局部升温、熔化甚至汽化，然后使用气体流或其他方法将熔化或汽化的材料吹走，实现切割。以下是激光切割机的工作原理的详细说明：
激光产生： 激光切割机中使用激光器产生高能量的激光光束。常用的激光源包括二氧化碳激光器（CO2激光器）和光纤激光器。这些激光器能够产生一束高强度、高聚焦的激光光束。
光束聚焦： 通过透镜或光纤等光学系统，将激光光束聚焦到一个非常小的焦点上。光束聚焦可以使光能密度大幅增加，从而在焦点处产生高温。
热效应： 聚焦后的激光光束照射在工件表面，光能被吸收，转化为热能。材料局部升温，达到熔点或汽化点，形成融化区域。
气体喷射： 在切割过程中，通常使用氮气、氧气或其他惰性气体作为辅助气体。辅助气体通过喷嘴对焦点周围的区域进行吹扫，将熔化或汽化的材料吹走。气体流有助于清除切割区域的碎片和烟尘，同时也可以影响切割质量和速度。
切割过程： 激光束在焦点处持续聚焦和照射，材料被加热至融化或汽化温度，然后被气体流清除。激光切割机通过控制激光的功率、速度和辅助气体流量，可以实现不同材料和厚度的切割。
运动控制： 工件和激光头通常由计算机控制的运动系统进行移动。精密的运动控制可以实现精确的切割路径和形状。
总之，激光切割机的原理是利用激光光束的高能量密度，在焦点区域产生高温，将材料熔化或汽化，再通过气体喷射清除熔化或汽化的材料，从而实现切割。不同类型的激光切割机可能有略微不同的工作原理，但基本的原理都是类似的。
梅曼激光是国内工业级固体激光器头部企业，成立于2010年，致力于激光器的研发、生产、销售，并于2018年被评为国家级高新技术企业。梅曼激光具有卓越的激光器研发能力，国内首家研发生产微型端泵激光器，开创了被动调Q激光技术商用化的先河；国内首家且独家采用全新设计路线，攻克了紫外激光器功率衰减的技术难题，产品性能达国际水平；首创大能量系列固体激光器，产品在超半导体材料加工、硬材料加工方面具有独特优势，可用于碳化硅晶圆划片、硅晶圆二维码标记、铝基碳化硅热沉刻蚀、金刚石加工、航空级碳纤维板的精密切割等领域；针对钻石加工行业可提供包括钻石切片加工、钻石种子取芯、钻石外形切割（4P机）、钻石规划等完整的解决方案。梅曼公司产品从红外到深紫外，从纳秒到飞秒，从窄线宽到可调谐，激光器产品线布局全面，产品安全性、稳定性、光束质量、使用寿命等指标远高于行业平均水平。公司获得专利30余项，开发多款原创产品，累计发售各类激光器＞40000台。精工梅曼，品质至善，梅曼公司将在锐意创新、不断进取的同时，追求卓越品质，致力于具有国际市场竞争力的高质量激光器产品的研发和生产。
绛旓細婵鍏夊垏鍓叉槸搴旂敤婵鍏夎仛鐒﹀悗浜х敓鐨勯珮鍔熺巼瀵嗗害鑳介噺鏉ュ疄鐜扮殑銆傚湪璁＄畻鏈虹殑鎺у埗涓嬶紝閫氳繃鑴夊啿浣挎縺鍏夊櫒鏀剧數锛屼粠鑰岃緭鍑哄彈鎺х殑閲嶅楂橀鐜囩殑鑴夊啿婵鍏夛紝褰㈡垚涓瀹氶鐜囷紝涓瀹氳剦瀹界殑鍏夋潫锛岃鑴夊啿婵鍏夋潫缁忚繃鍏夎矾浼犲鍙婂弽灏勫苟閫氳繃鑱氱劍閫忛暅缁勮仛鐒﹀湪鍔犲伐鐗╀綋鐨勮〃闈笂锛屽舰鎴愪竴涓釜缁嗗井鐨勩侀珮鑳介噺瀵嗗害鍏夋枒锛岀劍鏂戜綅浜庡緟鍔犲伐闈㈤檮杩戯紝浠...
绛旓細1. 婵鍏夊垏鍓叉満鏄涓绉嶅厛杩涚殑鎶鏈澶囷紝骞挎硾搴旂敤浜庡涓鍩燂紝鍖呮嫭浣嗕笉闄愪簬閲戝睘鍔犲伐銆佺幓鐠冨伐鑹轰互鍙婄簿缁嗛洉鍒荤瓑銆2. 婵鍏夛紝杩欑鍏夋潫锛屽叾鐢熸垚婧愯嚜鍘熷瓙锛堝垎瀛愭垨绂诲瓙锛夌殑鑳界骇璺冭縼锛屾槸涓绉嶇敱鑷彂杈愬皠寮曡捣鐨勭浉骞插厜銆備笌鑷劧鐣屼腑鐨勭數鑷村彂鍏夌被浼硷紝婵鍏夌殑鐗圭偣鍦ㄤ簬瀹冪殑棰滆壊绾害楂樸佹柟鍚戞уソ锛屽嚑涔庝笉鍙戞暎銆3. 灏界婵鍏...
绛旓細婵鍏夊垏鍓叉満鍘熺悊锛氬埄鐢ㄧ粡鑱氱劍鐨勯珮鍔熺巼瀵嗗害婵鍏夋潫鐓у皠宸ヤ欢銆傛縺鍏夊垏鍓叉満鏄敱婵鍏夊櫒鎵鍙戝嚭鐨勬按骞虫縺鍏夋潫缁45掳鍏ㄥ弽灏勯暅鍙樹负鍨傜洿鍚戜笅鐨勬縺鍏夋潫锛屽悗缁忛忛暅鑱氱劍锛屽湪鐒︾偣澶勮仛鎴愪竴鏋佸皬鐨勫厜鏂戯紝鍏夋枒鐓у皠鍦ㄦ潗鏂欎笂鏃讹紝浣挎潗鏂欏緢蹇鍔犵儹鑷虫苯鍖栨俯搴︼紝钂稿彂褰㈡垚瀛旀礊锛岄殢鐫鍏夋潫瀵规潗鏂欑殑绉诲姩锛屽苟閰嶅悎杈呭姪姘斾綋锛堟湁浜屾哀鍖栫⒊姘斾綋锛...
绛旓細婵鍏夊垏鍓叉満鐨勫伐浣滃師鐞嗗熀浜庢縺鍏夌殑鐙壒鎬ц川銆傛縺鍏夋湰璐ㄤ笂鏄厜鐨勪竴绉嶅舰寮忥紝鐢卞師瀛愭垨鍒嗗瓙鐨勮穬杩佽嚜鍙戣緪灏勪骇鐢銆傚畠鍖哄埆浜庢櫘閫氬厜鐨勫湴鏂瑰湪浜庯紝婵鍏夌殑鍒濆鍙戝皠渚濊禆浜庤嚜鍙戣緪灏勶紝闅忓悗鍒欏畬鍏ㄧ敱鍙楁縺杈愬皠鎺у埗锛屽洜姝ゆ縺鍏夊叿鏈夋瀬楂樼殑绾害鍜屾柟鍚戞э紝鍏堕鑹查矞鑹充笖鏃犳暎灏勶紝寮哄害鏋佸己銆傛縺鍏夊垏鍓叉満鐨勬牳蹇冪粍浠舵槸婵鍏夊櫒锛屽畠閫氳繃鍐呴儴鐨...
绛旓細鑰屾縺鍏夊彧鏈夊嚑鐡﹀埌鍗佸嚑鐡︾殑鍔熺巼,浣嗗畠楂樺害闆嗕腑,鍗曚綅闈㈢Н鍙楀埌鐨勮兘閲忓ぇ,鎵浠ユ俯搴﹁繀閫熷崌楂,濡傛灉澶у姛鐜囨縺鍏夋寔缁収灏勭敋鑷冲彲浠ユ憾鍖栭噾灞炪傚伐浣鍘熺悊瑙ｉ噴锛婵鍏夊垏鍓叉満鏄閫氳繃鑱氱劍鐨勯珮鍔熺巼楂樺瘑搴︽縺鍏夋潫鐓у皠鍔犲伐浜у搧锛屼娇鏉愭枡蹇緭铻嶅寲銆佹皵鍖栥佺儳铓鎴栬呰揪鍒扮噧鐐癸紝鍚屾椂鍊熷姪鍏夋潫鍚岃酱鐨勯珮閫熸皵娴佸惞鍘绘畫鐣欑墿鎴栬呰瀺鍖栫墿璐ㄣ佷娇寰楃墿璐ㄥ皢...
绛旓細锛1锛夋縺鍏夊垏鍓茬殑鍘熺悊 婵鍏夊垏鍓叉槸鍒╃敤缁忚仛鐒︾殑楂樺姛鐜囧瘑搴︽縺鍏夋潫鐓у皠宸ヤ欢锛屼娇琚収灏勭殑鏉愭枡杩呴熺啍鍖栥佹苯鍖栥佺儳铓鎴栬揪鍒扮噧鐐癸紝鍚屾椂鍊熷姪涓庡厜鏉熷悓杞寸殑楂橀熸皵娴佸惞闄ょ啍铻嶇墿璐紝浠庤屽疄鐜板皢宸ヤ欢鍓插紑銆傛縺鍏夊垏鍓插睘浜庣儹鍒囧壊鏂规硶涔嬩竴銆傛縺鍏夊垏鍓茬殑鍘熺悊瑙佷笅鍥俱傦紙2锛夋縺鍏夊垏鍓茬殑鍒嗙被 1锛夋苯鍖栧垏鍓 鍒╃敤楂樿兘閲忓瘑搴︾殑婵鍏夋潫鍔犵儹...
绛旓細婵鍏夊垏鍓叉満涓昏鐢ㄤ簬灏嗘澘鏉愬垏鍓叉垚鎵闇褰㈢姸宸ヤ欢鐨勬縺鍏夊姞宸ユ満搴娿 鍒╃敤婵鍏夋潫鐨勭儹鑳藉疄鐜板垏鍓茬殑璁惧銆傛縺鍏夊垏鍓插氨鏄皢婵鍏夋潫鐓у皠鍒板伐浠惰〃闈㈡椂閲婃斁鐨勮兘閲忔潵浣垮伐浠惰瀺鍖栧苟钂稿彂锛屼互杈惧埌鍒囧壊鍜岄洉鍒荤殑鐩殑锛屽叿鏈夌簿搴﹂珮锛屽垏鍓插揩閫燂紝涓嶅眬闄愪簬鍒囧壊鍥炬闄愬埗锛岃嚜鍔ㄦ帓鐗堣妭鐪佹潗鏂欙紝鍒囧彛骞虫粦锛屽姞宸ユ垚鏈綆绛夌壒鐐癸紝灏嗛愭笎鏀硅繘鎴栧彇浠...
绛旓細鍏夌氦婵鍏夊垏鍓叉満鍘熺悊 绛旀锛氬厜绾ゆ縺鍏夊垏鍓叉満閲囩敤鍏夌氦婵鍏夊櫒鍙戝嚭楂樺姛鐜囨縺鍏夛紝缁忓厜瀛︾郴缁熻仛鐒﹀悗锛屽鏉愭枡杩涜蹇熴侀珮绮惧害鍒囧壊銆傚叾鍘熺悊涓昏鍖呮嫭婵鍏変骇鐢熴佷紶杈撱佽仛鐒︿互鍙婃潗鏂欏垏鍓插嚑涓叧閿楠ゃ傝缁嗚В閲婏細1. 婵鍏変骇鐢 鍏夌氦婵鍏夊垏鍓叉満鐨鏍稿績閮ㄥ垎鏄厜绾ゆ縺鍏夊櫒銆傞氳繃娉垫郸婧愭縺鍙戝厜绾や腑鐨勭矑瀛愶紝浣垮叾浠庝綆鑳界骇璺冭縼鍒伴珮鑳界骇...
绛旓細婵鍏夊垏鍓叉満鏄灏嗕粠婵鍏夊櫒鍙戝皠鍑虹殑婵鍏夛紝缁忓厜璺郴缁燂紝鑱氱劍鎴愰珮鍔熺巼瀵嗗害鐨勬縺鍏夋潫銆傛縺鍏夋潫鐓у皠鍒板伐浠惰〃闈紝浣垮伐浠惰揪鍒扮啍鐐规垨娌哥偣锛屽悓鏃朵笌鍏夋潫鍚岃酱鐨勯珮鍘嬫皵浣撳皢鐔斿寲鎴栨皵鍖栭噾灞炲惞璧般傞殢鐫鍏夋潫涓庡伐浠剁浉瀵逛綅缃殑绉诲姩锛屾渶缁堜娇鏉愭枡褰㈡垚鍒囩紳锛屼粠鑰岃揪鍒板垏鍓茬殑鐩殑銆
