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激光切割加工技术的研究与应用

激光切割加工是激光加工行业中重要的一项应用技术,也是激光加工中应用早、使用多的加工方法。它占整个激光加工业的70%以上。本文主要介绍激光切割原理，激光切割的特点，材料激光切割的主要影响因素分析，激光切割的主要工艺技术的发展和分析。目前激光切割主要是CO2激光切割，本文还介绍CO2激光切割的主要原理，以及CO2激光切割的加工特点，CO2激光切割的国内外各领域的的应用介绍。常用工程材料的激光切割介绍与分析。激光切割技术的发展现状与展望，并根据其国内国外的发展现状,指出了激光切割技术未来的发展趋势。

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金属材料的激光切割加工。

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10．6um光束的C02激光器还是成功的应用于许多金属的激光切割加工实践。金属对10．6um激光束的起始吸收率只有O．5％一10％，但是，当具有功率密度超过106晡，，cnl2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％一80％。

(1)碳钢。

现代激光切割加工系统可以切割碳钢板的大厚度可达20MM，利用氧化熔化切割机制切割碳钢的切缝可控制在满意的宽度范围，对薄板其切缝可窄至0．1MM左右。

(2)不锈钢。

激光切割对利用不锈钢薄板作为主构件的制造业来说是个有效的加工工具。在严格控制激光切割过程中的热输入措施下，可以限制切边热影响区变得很小，从而很有效的保持此类材料的良好耐腐蚀性。

(3)合金钢。

大多数合金结构钢和合金工具钢都能用激光切割方法获得良好的切边质量。即使是一些高强度材料，只要工艺参数控制得当，可获得平直、无粘渣切边。不过，对于含钨的高速工具钢和热模钢，激光切割时会有熔蚀和粘渣现象发生。

(4)铝及合金。

铝切割属于熔化切割加工机制，所用辅助气体主要用于从切割区吹走熔融产物，通常可获得较好的切面质量。对某些铝合金来说，要注意预防切缝表面晶间微裂缝产生。

(5)铜及合金。

纯铜(紫铜)由于太高的反射率，基本上不能用C02激光束切割。黄铜(铜合金)使用较高激光功率，辅助气体采用空气或氧，可以对较薄的板材进行切割。

(6)钛及合金。

纯钛能很好耦合聚焦激光束转化的热能，辅助气体采用氧时化学反应激烈，切割速度较快，但易在切边生成氧化层，不小心还会引起过烧。为稳妥起见，采用空气作为辅助气体比较好，以切割质量。

飞机制造业常用的钛合金激光切割质量较好，虽然切缝底部会有少许粘渣，但很容易清除。

气化激光切割加工。

在高功率密度激光束的加热下，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，于是部分材料气化成蒸汽消失，部分材料作为喷出物从切缝底部被辅助气体流吹走。激光切割的温度超过11000℃，足以使任何材料气化，因此在激光切割时。除熔化外，气化也起著重要的作用。有些材料(例如碳和某些陶瓷)的激光切割过程则纯属气化过程。

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