激光切割是一種利用高能量密度的激光束對(duì)材料進(jìn)行精準(zhǔn)切割的加工技術(shù)。它通過激光與材料的相互作用,使材料局部熔化、氣化或被高壓氣體吹除,從而實(shí)現(xiàn)將材料按預(yù)設(shè)形狀分離的目的。與傳統(tǒng)切割方式(如機(jī)械切割、火焰切割)相比,激光切割具有精度高、速度快、適應(yīng)性強(qiáng)等顯著優(yōu)勢,廣泛應(yīng)用于工業(yè)制造、廣告制作、工藝品加工等領(lǐng)域。
激光切割的核心是高能量激光束的熱作用與材料去除,具體過程可分為以下幾步:
激光產(chǎn)生與聚焦:激光器(如 CO?激光器、光纖激光器)產(chǎn)生特定波長的激光束,經(jīng)光學(xué)鏡片(如反射鏡、聚焦鏡)聚焦后,形成能量密度極高的微小光斑(直徑可小至 0.1mm 以下)。
材料吸收與加熱:聚焦后的激光束照射到材料表面,材料吸收激光能量并迅速轉(zhuǎn)化為熱能,使照射區(qū)域溫度急劇升高(可達(dá)數(shù)千攝氏度)。
材料熔化或氣化:當(dāng)溫度超過材料的熔點(diǎn)(或沸點(diǎn))時(shí),材料局部熔化、氣化,或形成熔融層。
去除熔融物:同時(shí),通過噴嘴向切割區(qū)域噴射高壓輔助氣體(如氧氣、氮?dú)?、壓縮空氣),將熔融的材料吹離切割縫,形成光滑的切口。
整個(gè)過程由計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)(CNC)控制,通過預(yù)設(shè)的切割路徑(如 CAD 設(shè)計(jì)的圖形),激光束或工作臺(tái)按軌跡移動(dòng),最終完成精準(zhǔn)切割。
根據(jù)激光與材料作用的機(jī)制,常見類型包括:
汽化切割:適用于薄金屬(如銅、鋁)和非金屬(如木材、塑料),材料直接被激光氣化去除,切口狹窄。
熔化切割:適用于中厚金屬(如鋼板),材料先熔化,再被輔助氣體吹除熔融物,效率較高。
氧化切割(火焰切割的激光版):主要用于碳鋼,輔助氣體為氧氣,氧氣與材料反應(yīng)產(chǎn)生額外熱量,加速熔化并吹除熔渣,切割速度快。
控制斷裂切割:適用于脆性材料(如玻璃、陶瓷),激光先在材料表面加熱形成應(yīng)力,再通過冷卻使材料沿預(yù)設(shè)路徑斷裂,切口平整。
精度高:切割縫窄(通常 0.1-0.3mm),尺寸誤差?。ā?.05mm 以內(nèi)),能切割復(fù)雜圖案(如精細(xì)花紋、小孔、銳角)。
速度快:對(duì)于薄材料(如 1mm 鋼板),切割速度可達(dá)數(shù)米 / 分鐘,遠(yuǎn)超傳統(tǒng)機(jī)械切割。
切口質(zhì)量好:切口光滑、無毛刺,熱影響區(qū)?。ú牧弦蚋邷刈冃蔚姆秶。?,減少后續(xù)打磨等工序。
材料適應(yīng)性廣:可切割金屬(鋼、鋁、銅、鈦等)、非金屬(木材、塑料、布料、玻璃、陶瓷等),甚至復(fù)合材料。
柔性高:通過計(jì)算機(jī)編程即可快速更換切割圖案,無需更換模具,適合小批量、個(gè)性化生產(chǎn)。
金屬加工:汽車制造(切割車身零件、排氣管)、鈑金加工(制作機(jī)箱、機(jī)柜)、航空航天(切割鈦合金、鋁合金部件)等。
非金屬加工:廣告行業(yè)(切割亞克力字、PVC 板)、紡織服裝(切割布料、皮革,無飛邊)、包裝行業(yè)(切割瓦楞紙、塑料薄膜)。
工藝品與裝飾:切割木質(zhì)、水晶、玉石等材料制作擺件、窗花,或在金屬板上切割藝術(shù)圖案。
電子行業(yè):切割電路板(PCB)、手機(jī)外殼等精密部件,滿足微小尺寸和高精度要求。
隨著激光器功率提升和控制系統(tǒng)優(yōu)化,激光切割已從薄材加工向厚材(如數(shù)十毫米鋼板)拓展,且在智能化(如自動(dòng)上下料、缺陷檢測)方面不斷進(jìn)步,成為現(xiàn)代工業(yè)中不可或缺的高效切割技術(shù)。