激光切割的应用及优势

激光切割是激光加工行业中最量要的一项应用技术，由于具有诸多特点，已广泛地应用于汽车、机车车辆制造、航空航天、化工、轻工、电器与电子、环保设备、家用电器制造、石油和冶金等工业部门。大多数激光切割机都由数控程序进行控制操作或做成切割机器人。激光切割作为一种精密的加工方法，几乎可以切割所有的材料，包括薄金属板的二维切割或三维切割。

1.金属材料的激光切割

虽然几乎所有的金属材料在室温对红外波能量有很高的反射率，但发射处于远红外波段10.6μm光束的CO₂激光器还是可成功应用于许多金属的激光切割。金属对10.6μm激光束的起始吸收率只有0.5%～10%，但是，当具有功率密度超过10⁶W/cm2的聚焦激光束照射到金属表面时，却能在微秒级的时间内很快使表面开始熔化。处于熔融态的大多数金属的吸收率急剧上升，一般可提高60%～80%。图3-5为金属材料的激光切削。

在汽车制造领域，小汽车顶窗等空间曲线的切割技术都已经获得广泛应用。德国大众汽车公司用功率为500W的激光器切割形状复杂的车身薄板及各种曲面件。在航空航天领域，激光切割技术主要用于特种航空材料的切割，如钛合金、铝合金、镍合金、铬合金、不锈钢、氧化铍、复合材料、塑料、陶瓷及石英等。用激光切割加工的航空航天零部件有发动机火焰筒、钛合金薄壁机匣、飞机框架、钛合金蒙皮、机翼长桁、尾翼壁板、直升机主旋翼、航天飞机陶瓷隔热瓦等。

图3-5 金属材料的激光切削(www.xing528.com)

法利莱公司独创的汽车变档套全自动激光切割设备如图3-6所示。该设备定位准确，精度高，切割质量更好，端面光滑，切割效率比传统方式高一倍。

2.非金属材料的激光切割

激光切割成形技术在非金属材料领域也有着较为广泛的应用。不仅可以切割硬度高、脆性大的材料，如氮化硅、陶瓷、石英等，还能切割加工柔性材料，如布料、纸张、塑料板、橡胶等。如用激光进行服装剪裁，可节约布料10%～12%，提高功效3倍以上。10.6μm波长的CO₂激光束很容易被非金属材料吸收，导热性不好巨蒸发温度低又使吸收的光束几乎整个输入材料内部，并在光斑照射处瞬间汽化，形成起始孔洞，进入切割过程的良性循环。图3-7为激光切削的非金属材料样品。

图3-6 汽车变档套全自动激光切割设备