激光切割技术的基本知识

激光切割的工作原理

激光切割机配备有激光发生器，可发射高能激光束。激光束经透镜聚焦后形成一个极小的高能光斑。通过将光斑聚焦在合适的位置，材料吸收激光能量后会发生蒸发、熔化、烧蚀或达到燃点。随后，高压辅助空气（二氧化碳、氧气或氮气）会将残留物吹走。激光头由伺服电机驱动，并由程序控制，沿预定路径在材料上移动，从而切割出各种形状的工件。

激光发生器（激光源）的分类

光可以按颜色分类，例如红光、橙光、黄光、绿光等等。它可以被物体吸收或反射。激光也是光的一种。不同波长的激光具有不同的特性。激光发生器的增益介质（即把电能转换成激光的介质）决定了激光的波长、输出功率和应用范围。增益介质可以是气态、液态或固态。

1.最典型的气体激光器是二氧化碳激光器；

2.最典型的固态激光器包括光纤激光器、YAG激光器、激光二极管和红宝石激光器；

3.液态激光器使用有机溶剂等液体作为工作介质来产生激光。

不同材料对不同波长的激光吸收率不同，因此必须仔细选择激光发生器。对于汽车行业而言，最常用的激光器是光纤激光器。

激光源的工作模式

激光源通常有三种工作模式：连续模式、调制模式和脉冲模式。

在连续模式下，激光器的输出功率保持恒定。这使得进入材料的热量相对均匀，因此适合高速切割。这不仅可以提高工作效率，还会加剧热影响区的影响。

在调制模式下，激光器的输出功率与切割速度成正比。它通过限制每个点的功率来保持材料吸收的热量处于较低水平，从而避免切割边缘不均匀。由于其控制较为复杂，工作效率不高，只能短时间使用。

脉冲模式可分为普通脉冲模式、超强脉冲模式和超强脉冲模式。但它们的主要区别仅在于脉冲强度。用户可根据材料特性和结构精度进行选择。

总而言之，激光器通常以连续模式工作。但为了获得最佳切割质量，对于某些材料，需要调整进给速度，例如加速、快速切割和旋转延迟。因此，在连续模式下，仅仅降低功率是不够的，必须通过改变脉冲来调节激光功率。

激光切割参数设置

根据不同的产品要求，需要在不同的工况下不断调整参数以获得最佳参数。激光切割的标称定位精度可达0.08mm，重复定位精度可达0.03mm。但实际应用中，孔径的最小公差约为±0.05mm，孔位的最小公差约为±0.2mm。

不同的材料和不同的厚度需要不同的熔化能量，因此所需的激光输出功率也不同。在生产过程中，工厂主需要在生产速度和质量之间取得平衡，选择合适的输出功率和切割速度，以确保切割区域获得足够的能量，从而高效地熔化材料。

激光器将电能转化为激光能量的效率约为30%-35%。这意味着，输入功率约为4285W~5000W时，输出功率仅为1500W左右。实际输入功率远大于标称输出功率。此外，根据能量守恒定律，其他能量会转化为热能，因此需要加装工业水冷机。

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