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发布者：chianweld
发布时间：3/15/2007 阅读：<font color="#FF次
60820153040 2.83.9mm20Rofin-Sinar500W1min2.8mm+0.08+0.03mm12mm+0.03-0.25mm8925 2080CVD/CAMCO2YAG 20708090
207070500W1976CO2 20801500W 2090CO2 863 ①国家科委组建的“国家固体激光技术研究中心”，依托于电子工业部第十一研究所； ② 由国家计委组建的“激光加工国家工程研究中心”，依托于华中科技大学激光技术与工程研究院； ③ 由国家经贸委组建的“国家产学研激光加工技术中心”，依托于北京市机电研究院和北京工业大学。
1997CO2YAGTrumpf20906000W TurboCO255Hass500W YAG6CO25YAG6CO2 &&& 1.2&
207050 10.10.5mm
① 激光切割的功率密度较高，达106～109W/cm2。切缝宽度小，最小可至0.10mm，一般也在0.13～0.38mm范围内，材料的利用率高。并能精确切割形状复杂、有尖角的零件，尺寸精度可达±0.05mm。 ② 因为激光作用时间短，所以工件变形少，周边热影响区很小，约为0.08～0.1mm；是氧气切割的1/10，等离子弧切割的1/6。 ③ 激光切割时只需定位而不需夹紧、划线、去油等准备工序，因而工件无机械应力及表面损伤。 ④ 适用范围广，能切割易碎的脆性材料，以及极软、极硬的材料；切割淬火钢时，可使其硬度保持不变。 ⑤ 切口平行度好，表面粗糙度小，切口有棱角，对做冲模有利。切边洁净，可直接用于焊接（不锈钢除外）。 ⑥ 加工灵活性好，既能切割平面工件，又能切割立体工件。可从任何一点开始（先穿孔），切口可向任何方向行进。⑦ 切割速度快，为机械方法的20倍。根据材料厚度和切割速度的关系，在厚20mm以下的钢板切割中，激光的切 割能力最高。特别适用于中、薄板的高精度、高速度切割。 ⑧ 激光切割的深宽比高，对于非金属可达100:1以上，对于金属也可达20:1左右，还可切割不穿透的盲槽。 ⑨ 无工具磨损，易于数控或计算机控制，并可多工件操作。 ⑩ 噪声和振动小，对环境基本无污染。 2& 激光切割机理
2 O23υn继续往下进行。随着熔渣为辅助气体排除和激光束向前行进，就扩展成图3(a)右图所示形状。上述过程不断重复，就形成切口并将工件割开。图3(b)、（c）为不同切割速度时切口前沿反应区的一些同反应有关参数的测定值。在正常切割情况下，切口宽度取决于聚焦以后的光斑直径。而工件上表面处的切口宽度相当于功率密度约为15kW/cm2以上的光束分布区的尺寸。可见，用聚焦后能量高度集中的激光束可以获得较窄的切口宽度。
O2CO2TFrF同切割速度有密切关系。图4为不同切割速度时切口前沿在离上表面0.4mm处测得的温度TF值以及切口前沿与光束轴线之间的距离rF。由图可知，切割速度低于2m/min时，切口前沿的温度是1650℃。当切割速度大于2m/min时，切口前沿的温度则随着切割速度的加快而提高，至切割速度为10m/min时达到2150℃，同时值rF减小。
2.2& 激光切割主要方式 从切割过程不同的物理形式来看，激光切割大致可分为汽化切割、熔化切割、氧助熔化切割和控制断裂切割四类。 2.2.1& 汽化切割 当高功率密度的激光照射到工件表面时，材料在极短的时间内被加热到汽化点，部分材料化作蒸气逸去，形成割缝，其功率密度一般为108W/cn2量级，是熔化切割机制所需能量的10倍，这是大部分有机材料和陶瓷所采用的切割方式。汽化切割机理可具体描述如下。 ① 激光束照射工件表面，光束能量部分被反射，剩余部分被材料吸收，反射率随着表面继续加热而下降。 ② 工件表温升高到材料沸点温度的速度非常快，足以避免热传导造成的熔化。 ③ 蒸汽从工件表面以近声速飞快选出，其加速力在材料内部产生应力波，当功率密度大于109W/cm2时，应力波在材料内的反射会导致脆性材料碎裂，同时它也升高蒸发前沿压力，提高汽化温度。 ④ 蒸气随身带走熔化质点和冲刷碎屑，形成孔洞，汽化过程中，60％的材料是以熔滴形式被驱除的。 ⑤ 当功率密度大于108W/cm2时，形成相似于点载荷那样的应力场，应力波在材料内部反射。 ⑥ 如果发生过热，来自孔洞的热蒸气由于高的电子密度，会反射和吸收入射激光束。这里存在一个最佳功率密度，对不锈钢，其值为5×108W/cm2，超过此值，蒸气吸收阻挡了所增加的功率部分，吸收波开始从工件表面朝光束方向移开。 ⑦ 对某些光束局部可透的材料，热量在内部吸收，蒸发前沿发生内沸腾，以表面下爆炸形式驱除材料。 2.2.2& 熔化切割 利用一定功率密度的激光加热工件使之熔化，同时依靠与光束同轴的非氧化性辅助气流把孔洞周围的熔融材料吹除、带走，形成割缝。其所需功率密度约为汽化切割的1/10。熔化切割的机理可概括如下。 ① 激光束照射到工件表面，除反射损失外，剩下能量被吸收，加热材料并蒸发成小孔； ②一旦小孔形成，它作为黑体将吸收所有光束能量，小孔被熔化金属壁所包围，依靠蒸气流高速流动，使熔壁保 持相对稳定； ③ 熔化等温线贯穿工件，依靠辅助气流喷射压力将熔化材料吹走； ③随着工件移动，小孔横移并留下一条切缝，激光束继续沿着这条缝的前沿照射，熔化材料持续或脉动地从缝内 被吹掉。 对薄板材料，切割速度过慢会使大部分激光束直接通过切口白白损失能量，速度提高使更多光束照射材料，增加与材料的耦合功率，获得保证切割质量的较宽参数调节区，对厚板材料，由于激光蒸发作用或熔化产物移去速度不够快，光束在割缝内材料切面上多次反射，只要熔化产物能在它被冷气流凝固前除去，切割过程将继续进行。 所有激光切割口边缘都呈条纹状，其原因是：①切割过程开始于导致氧燃烧的某功率值，而在较低的功率水平停止；②切割断面斜度是如此的陡，以致在它上面的功率密度不能持续地维持熔化过程，而在切割面形成台阶，使切割面在切割过程中间歇地前进；③切割产生的吸收或反射等离子或烟雾可引起间歇效应。 2.2.3& 氧助熔化切割 利用激光将工件加热至其燃点，利用氧或其他活动性气体使材料燃烧，由于热基质的点燃，除激光量外的另一热源同时产生，同时作为切割热源。氧助熔化切割其机制较为复杂，简要分析如下。 ① 在激光照射下，材料表面加热到达燃点温度。随之与氧气接触，发生激烈燃烧反应，放出大量热量。在此热量作用下，材料内部形成充满蒸气的小孔。小孔周围被熔融金属壁所包围。 ② 蒸气流运动使周围熔融金属壁向前移动，并发生热量和物质转移。 ③ 氧和金属的燃烧速度受控于燃烧物质转移成熔渣，和氧气扩散通过熔渣到达点火前沿的速度。氧气流速越高，燃烧化学反应和材料去除速度也越快。同时，也导致切缝出口处反应产物──氧化物的快速冷却。 ④ 最后达到燃点温度的区域，氧气流作为冷却剂，缩小热影响区。 ⑤ 显然，氧助切割存在着两个热源：激光照射能和氧－金属放热反应能。粗略估计，切割钢时，氧放热反应提供的能量要占全部切割能量的60％左右。很明显，与惰性气体比较，使用氧作辅助气体可获得较高的切割速度。 ⑥ 在拥有两个能源的氧助切割过程中，存在着两个切割区域：一个区域是氧燃烧速度高于光束行进速度，这时割缝宽且粗糙；另一个区域是激光束行进速度比氧燃烧速度快，所得切割缝狭窄而光滑。这两个区域间的转折是个突变。 2.2.4& 控制断裂切割 通过激光束加热，易受热破坏的脆性材料高速、可控地切断，称之为控制断裂切割。其切割机理可概括为：激光束加热脆性材料小块区域，引起热梯度和随之而来的严重机械变形，使材料形成裂缝。控制断裂切割速度快，只需很小激光功率；功率太高会造成工件表面熔化，并破坏切缝边缘。控制断裂切割主要可控参数是激光功率和光斑尺寸。 2.3& 激光切割过程中能量的分析 激光切割的一个重要因素是入射激光在工件切口烧蚀前沿的吸收，它是激光进行有效切割的基础。激光的吸收取决于激光的偏振性、模式、烧蚀前沿的形状和倾角、材料性质以及氧化程度等一系列因素。烧蚀前沿由吸收的激光和切割过程的放热反应所产生的热量加热而熔化或汽化，并被气流吹除。部分热量则通过热传导传入基体材料，通过辐射以及对流换热而损耗。 在激光切割的加热阶段，钢板在激光照射下，其表面被加热到达燃点温度（取为970℃）。在此阶段，输入能量只有激光束的照射能量，其能量被钢板吸收使其温度升高。 在燃烧反应开始后，激光与Fe-O反应的燃烧热作为输入能量，共同作用于工件上，会发生热量的累积效果。假设没有蒸发潜热，则热平衡方程为： &&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&& Plas＋Qoxid＝Ht＋Qcond& &&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&（1） 式中&&& Plas──工件吸收的激光功率； &&&&&& Qoxid──单位时间切缝金属燃烧放出的热量； Ht──单位时间工件的焓变； Qcond──单位时间热传导热量损失。 能量从切割区损失的方式有传导、对流和辐射。根据：Lim研究报道可知，激光切割中最主要的热损失是由于热传导，而热辐射以及对流导致的散热非常小，以至于可以忽略不计。该结论也被Powell、Vicanek和Simon证实。 切割过程的能量平衡方程中，工件吸收的激光功率Plas由式（2）得到： &&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&& Plas＝APout&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&& （2） 式中&&& A──工件对激光的吸收率； &&&&& Pout──激光器输出功率。 材料对激光的吸收率受到波长、温度、表面粗糙度、表面涂层等多因素影响。经过试验验证，波长愈短，吸收率越高。材料对激光的吸收率随温度而变化的趋势是随温度升高而吸收率增大，金属材料在室温时的吸收率均很小，当温度升高到接近熔点时，其吸收率可达40％～50％；如温度接近沸点，其吸收率高达90％。并且，激光功率越大，金属的吸收率越高。增大表面粗糙度和利用涂层材料也都可以提高吸收率。 而单位时间切缝金属燃烧放出的能量由Fe-O燃烧反应决定，因此必须分析此过程中所发生的物理化学变化。在Fe-O燃烧过程中，铁与氧气的反应有三种方式： &&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&& 2Fe＋O2→2FeO＋267kJ&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&& （3） 3Fe＋2O2→Fe3O＋1120.5kJ&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&& （4） 4Fe＋3O2→2Fe2O3＋823.4kJ&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&& （5） 这些反应都是放热反应，根据上述反应式计算可得到单位质量Fe生成氧化物时所放出的热量。在氧气助熔化激光切割过程中究竟会发生哪种氧化反应，可以通过熔渣成分的分析来确定。应在紧靠工件的底面收集熔渣，否则熔渣中的熔融Fe可能会在空气中被不断地氧化成FeO，而影响对熔渣成分的分析。 从图5可以看出燃烧反应主要以式（3）为主，在切割速度低于0.5m/min时，由于割缝部位氧气供应充足，燃烧反应占了主要成分，几乎所有的Fe都参与了燃烧反应生成FeO，还有一小部分生成了Fe3O4。随着切割速度的加快熔渣中Fe的成分在不断增加。这说明，在切割速度较高时，利用激光束能量熔化工件的比重增加，而Fe-O燃烧反应的比重降低。当低速切割时，FeO占多数，此时以Fe-O的燃烧热为主；由于切割速度跟不上燃烧反应的速度，过剩的反应热就使切口发生过度熔化，形成较宽的、不整齐的切口，切口的表面粗糙度大、热影响区也将扩大，钢板底面还会产生挂渣，从而使切割质量下降。
因此单位时间切缝金属燃烧放出的热量Qoxid可由下式得到： &&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&& Qoxid＝μMFeO△Q/mt&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&& （6） 式中&&& △Q──Fe的燃烧热； MFeO──FeO的摩尔质量； μ──熔渣中的燃烧过的铁占的比例，一般为40％～60％； &&&&&&&& mt──单位时间燃烧的切缝金属质量，mt＝ρmbhδυ； ρm──切缝金属的密度； bh──切缝宽率； δ──被加工钢板的板厚； υ──激光光束的移动速度。 单位时间内的焓变： &&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&& Ht＝mt(c△T＋hm)&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&& （7） 式中&&& Ht──单位时间内的焓变； &&&&&&& mt──单位时间燃烧的切缝金属质量； &&&&&&&& c──比热容； △T──温升，△T＝Tm－To； Tm──为工件的熔点温度； To──为环境温度； hm──熔化相变的比焓。 可见焓变由两部分组成：①切缝金属加热到熔点的热量；②将之熔化的热量。 mt是切割速度及切缝宽度的函数，故Qoxid也是切割速度及切缝宽度的函数。由前面的讨论可知，Ht亦为速度的函数，故通过求解热平衡方程，可获得切割速度的值。 由式（1）可得Qcond＝Plas＋Qoxid－Ht，Qcond即为温度场的热源。 2.4& 激光切割过程温度场的数学模型 为了建立数学模型，将钢板的激光切割过程分为两个阶段：激光打孔和激光切割。加工开始时，激光以集中固定点热源的方式照射在钢板的起割点处，钢板吸收激光的能量并转换为热能，由于输入能量大于输出能量，起割点处的温度不断上升，并向周围传热。此时，只有激光的能量作为输入能量，可被看作点热源加热钢板。当温度达到钢材的燃点970℃后，在辅助气体氧气的参与下，Fe-O的燃烧反应开始从其中一点处开始，并逐步向周围扩展，由于受到带有一定压力氧气的向下冲击力的作用以及燃烧反应所产生的熔渣的重力作用，燃烧反应不断向金属下层传播。当燃烧反应将钢板烧穿后，反应物Fe3O4和FeO以及熔融的Fe所构成的熔渣被辅助气体从烧透的小孔中吹出，至此切割过程的第一阶段激光打孔结束。从燃烧开始后，激光和Fe-O反应的燃烧热作为输入能量可被看作点热源对钢板作用。 当钢板在激光和燃烧反应的共同作用下被烧穿后，激光光源开始以一定的切割速度向前移动。在切割前沿处，由于氧气喷嘴随激光同时移动，燃烧反应所需的氧气很充足，又有激光束作为输入能量在烧穿的小孔内壁不断被反射吸收，加上前一阶段打孔时热传导的预热效果，使得Fe-O燃烧反应可以迅速地连续进行。随着切割前沿金属的不断燃烧、熔化和排除，就在钢板上形成了割缝，这一阶段就是激光的切割阶段。在切割过程中，由于切割前沿的割缝处燃烧反应一直进行，在整个板厚上不断地有熔渣产生，激光和Fe-O反应的燃烧热可被作为线热源处理。 根据热传导微分方程，再代入具体条件，就可以推导出点热源、线热源和面热源的瞬时传热计算公式。 可以考虑在瞬时把点热源的热能Q作用在存大钢板的某点上，假定钢板的初始温度均匀为0℃，边界条件不考虑表面散热问题，则在距热源为R的某点经t时间后，所形成的温度场是以R为半径的等温半球面。其相应的传热计算公式为：
&&& Q──热源在瞬时给钢板的热能； &&&&&&& R──距热源的坐标距离，R＝（x2＋y2＋z2）1/2； &&&&&&& t──传热时间； &&&&&&& c──被加工材质的比热容； ──被加工材质的密度； α──被加工材质的热扩散率。 在厚度为h的无限大薄板上，当热源沿板厚方向热能均匀分布作用于钢板上某处时，即相当于线热源。假设钢板的初始温度为0℃，不考虑钢板与周围介质的换热问题，则据热源为r的某点，经t后，由于没有z向传热，所形成的温度场是以r为半径的平面圆环。其传热计算公式为：
式中，r＝（x2＋y2＋）1/2。 在瞬时之内把热能Q作用在断面为F的工件上，即相当于面状热源传热。同样也假设工件的初始温度为0℃，边界条件不考虑散热，则距热源中心为x的某点，经t时间后该点的温度可用下式运算求得。
以上是根据最简单的情况，利用数学分析法求解出不同情况下瞬时集中点热源、线热源和面热源作用后，经t时间后某点的温度计算公式。这些公式能够定性地反映传热的实际情况。但是，由于这些计算公式的原始假设条件的局限性，故不能完全定量地确定温度，只能作为定性估算。 Fe-OtdQ △tRdT△t
Fe-O 2m/min 6ABCDabcdXoqht &yo t kCPouth 3&
① 打孔点的选择，根据实际情况确定打孔点的位置； ② 辅助切割路径的设置； ③ 激光束半径补偿和空行程处理； ④ 通过板材优化排样来节省材料尽可能提高板材利用率； ⑤ 结合零件套排问题的路径选取； ⑥ 考虑热变形等加工因素影响后的路径。 3.1& 打孔点位置的确定
3.2.1& 切入、切出辅助路径的设置
3.2.2& 环形辅助切割路径的设置 7/P/8P/d 3.3&
μm±0.2mm±0.1mm1CO2SK3 1& CO2SK3
450W48400Hz0.5m/min & 4.2&
JISWESCENISOEUISO9000 10 1 CO20.150.3mm10(a)CO20.20.3mm 2 V10 (b)1° CO2P03×106W/cm2的条件下，切口下缘的倒V形塌角量△F与板料厚度t的关系可以下式近似表示： &&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&& △F≈（10－25）t （μm）&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&& （14） 当P0增大，△F值就减小。因此采用高功率密度的激光束切割时，△F值就不明显。 （3）切割面的粗糙度 影响切割面粗糙度的因素较多，除了光束模式和切割参数外，还有激光功率密度、工件材质和厚度。对于较厚板料，沿厚度方向切割面的粗糙度较大差异，一般上部小，下部粗。在用激光功率1kW切割低碳钢的场合，当P0≥3×106W/cm2时，切割面粗糙度Rz可用下式估算： &&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&& Rz≈（3－5）t （μm）&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&& （15） 表2为3kW的CO2激光切割低碳钢中厚板时切割面最大粗糙度的实测数据，从中看出切割面粗糙度随板厚的差别。 表2& 3kW CO2激光切割低碳钢中厚板时切割面最大粗糙度/μm
3kWO20.370.47MPa0.5mm & 5&
①一类是加工系统性能和光的影响；②另一类是加工材料因素和工艺参数的影响。 具体参看图11所示。在影响激光切割质量的诸多因素中，有的是由加工工作台本身确定的，如机械系统精度、工作台振动程度等；有的是材料固有的因素，如材料的物理化学性质、材料的反射率等；而还有一些因素是要根据具体的加工对象以及用户质量的要求作出选择，进行相应的调整，来确定相关的参数，如输出功率、焦点位置、切割速度以及辅助气体等等。因此，对于一个完整的系统，必须对其可调因素与加工质量之间的关系进行深入的研究，建立相关的数据库。
5.1& 激光功率对切割能力和质量的影响
① 激光功率与切割厚度& 激光功率越大，所能切割的材料厚度也越厚；但相同功率的激光，因材料不同，所能切割的厚度也不同。表3给出了各种功率的CO2激光切割某些金属材料的实验最大厚度。 表3& 激光功率与切割金属的最大实用厚度
② 激光功率与切割速度& CO2激光切割不同板厚不同材料时的激光功率与切割速度的关系见图12，可见，功率与板厚的比值同切割速度成正比关系。在相同的激光功率条件下，激光有氧切割的速度比激光熔化切割要快得多。
③ 激光功率与表面粗糙度& 在激光切割加工中，照射到工件上的激光功率密度P0（W/cm2）和能量密度E0(J/cm2)对激光切割过程起着重要的影响。激光功率密度P0与切割面粗糙度的关系如图13所示，随着激光功率密度的提高，粗糙度降低。当功率密度P0达到某一值（3×106W/cm2左右）后，粗糙度Rz值不再减少。
5.2& 激光束的质量 （1）光斑直径 激光切割的切口宽度同光束模式和聚焦后光斑直径有很大的关系。由于激光照射的功率密度和能量密度都与激光光斑直径d有关，为了获得较大的功率密度和能量客度，在激光切割加工中，光斑尺寸要求尽可能小。而光斑直径的大小主要取决于振荡器输出的激光束直径及其发散角的大小，同时与聚焦透镜的焦距有关。对于一般激光切割中应用较广的ZnSe平凸聚焦透镜，其光斑直径d与焦距&#402;、发散角θ及未聚焦的激光束直径D之间的关系可按下式进行计算：
14 &#402;&#402;&#402;
151Y2Y4X4X
2 TEMoo16 TEMooTEMoo63.5mm108109W/cm2 CO2500W1500W TEMooTEM0110Rz10μm17Rz0.8μm18SUS304500W2.0m/min1.0m/min TEMoo 3
1981500W CO20.7mm219 20 ──90° 5.3&
5.3.1& 辅助气体 ①与金属产生放热化学反应，增加能量强度；②从切割区吹掉熔渣，清洁切缝；③冷却切缝邻近区域，减小热影响区尺寸；④保护聚焦透镜，防止燃烧产物沾污光学镜片。辅助气体的类型和压力对激光切割效率和质量有很大的影响。通常，辅助气体与激光束同轴由喷嘴喷出，以保护透镜免受污染并吹走切割区底部熔渣，使切割过程顺利持续进行。切割过程中辅助气体的使用有利于提高工件对激光的吸收率。因为某些金属对激光的反射率较高，而辅助气体受高能量激光照射后会迅速离解成等离子体，这些等离子体紧贴在工件表面，具有良好的吸收激光的能力，并将所吸收的光能传递到工件上，使切口区迅速加热到足够高的温度；对于铁系金属的切割，采用O2作辅助气体，由于切口区中发生铁氧反应，提供了大量的热，使切割过程加速，从而提高了切割能力和质量。因而，在激光切割时，辅助气体是必需的，而且也是非常重要的。 30702050 21
5.3.2& 喷嘴 22 23242mm1.5mm25 26ф11.5mm 5.3.3& 喷嘴气体压力的影响 27281981KamaluSteen29 5.3.4& 喷嘴与工件表面距离的影响 12mm 5.4&
3031 32 33
341/3 35αb0.988＜αb＜1.003时，切口最好。
6& 常用工程材料的激光切割 6.1& 金属材料的激光切割 6.1.1& 碳钢 低碳钢板的激光切割是激光切割技术应用最广泛的领域。通常，厚度在10mm以内碳钢钢板可良好地进行氧助激光切割。已有的研究表明，低碳钢内磷、硫偏析区的存在会引起切边的熔蚀，所以，含杂质低的优质钢（如冷轧板），其切边质量优于热轧钢。稍高的含碳虽可略为改善碳钢的切边质量，但其热影响区也有所扩大。对于镀锌或涂塑薄钢板（板厚0.5～2.0mm），激光切割速度快，省材料，也不会引起变形。切缝附近热影响区小，近缝区锌或塑料涂层不受损坏。当板厚在1.6～6.0mm的范围内，光束焦点刚位于工件表面以及氧气压力恒定保持在1.4kgf/cm2的条件下，根据激光功率和切割速度变化。观察低碳钢切割质量可分为以下三个区。 ① 精细切割区─切面光滑、无粘渣。 ② 轻微粘渣区─熔轻微黏着，一经轻擦即可除去。 ③ 牢固粘渣区─熔渣被牢固黏着，处于不能切割的边缘。 图36所示为激光切割低碳钢板时切割参数间的关系。可见，随着功率密度的提高，切割速度和可切割板厚均可增加。如所切割的板厚增加，则采用较大直径的喷嘴和较低的氧气压力，以防止烧坏切口边缘。
采用CO2激光切割低碳钢板的最大切割厚度可以下面方法近似估算：在激光功率100～1500W范围内，激光功率的瓦数除以100，即为最大切割厚度的毫米数。
图37表示低碳钢的上限切速（即开始粘渣的速度）和激光功率在板厚不大于6mm范围内的对数依存关系。按此实验值可推出经验公式： υ＝3.5t-0.56P1.4&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&& （17） 式中，υ为上限切割速度；t为板厚；P为激光功率。 利用式（17），可根据激光功率对厚6mm以内低碳钢粗略地估计精细切割的切割速度；对较厚板9mm和12mm低碳钢，在2kW激光功率和0.17MPa（1.7kgf/cm2）氧气压力条件下，获得精细切割的切速分别为1.2m/min和1.0m/min。这个数值要比用上式计算所得值小，其原因主要在于此公式适用的板厚范围不大于6mm。 6.1.2&
102038 50 38392mm304 6.1.3& 铝合金 10.6μmCO2
40 6.1.4& 钛及合金 Ti-6Al-4V41Ti-6Al-4VCO24& 4& CO2
& & &&<st1:chsdate w:st="on" IsROCDate="False" IsLunarDate="False" Day="30" Month="12" Year=".5& 铜合金与镍基合金 CO2CO2CO25CO2 5& CO2
0.51.0 6.2&
10.6μmCO2 6.2.1& 有机材料 1 24 CO21.7kW38mm1.0m/min 2
0.5mm 6.2.2& 无机材料 1 10mm813mm0.5mm1.5mm 2 250W 421mmAl2O3CO2 10 3 10kPa1mm2mm43500WCO220 6.3&
1 CO2 2 10.6μmCO2 3
203019852521 ① 伴随着激光器向大功率发展以及采用高性能的CNC及伺服系统，使用高功率的激光切割可获得高的加工速度，同时减小热影响区和热畸变；所能够切割的材料板厚也将进一步地提高。高功率激光可以通过使用Q开关或加载脉冲波，从而使低功率激光器产生出高功率激光。 ② 根据激光切割工艺参数的影响情况，改进加工工艺，如：增加辅助气体对切割熔渣的吹力；加入造渣剂提高熔体的流动性；增加辅助能源，并改善能量之间的耦合；以及改用吸收率更高的激光（YAG激光或CO2激光等）切割。 ③ 激光切割将向高度自动化、智能化方向发展。将CAD/CAPP/CAM以及人工智能运用于激光切割，研制出高度自动化的多功能激光加工系统。 ④ 根据加工速度自适应地控制激光功率和激光模式或建立工艺数据库和专家自适应控制系统使得激光切割整机性能普遍提高。以数据库为系统核心，面向通用化的CAPP开发工具，对激光切割工艺设计所涉及的各类数据进行分析，建立相适应的数据库结构。 ⑤ 向多功能的激光加工中心发展，将激光切割、激光焊接以及热处理等各道工序后的质量反馈集成在一起，充分发挥激光加工的整体优势。 ⑥ 随着Internet和WEB技术的发展，建立基于WEB的网络数据库，采用模糊推理机制和人工神经网络来自动确定激光切割工艺参数，并且能够远程异地地访问和控制激光切割过程成了不可避免的趋势。 ⑦ 三维高精度大型数控激光切割机及其切割工艺技术，为了满足汽车和航空等工业的立体工件切割的需要，三维激光切割机正向高效率、高精度、多功能和高适应性方向发展，激光切割机器人的应用范围将会愈来愈大。激光切割正向着激光切割单元FMC、无人化和自动化方向发展。
　　　 　　　
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激光切割金属厚板新技术?8?,懈..
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激光切割金属厚板新技术
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