激光切割注意事项

激光切割是使用高功率光束切割、切片或钻孔材料的过程。该工艺于 1960 年代在英国焊接研究所开发，变得越来越流行。事实上，金属激光切割机现在占全球金属切割市场最大的产品部分，预计到 2025 年，对这些设备的需求将增加到近 98 亿美元。

那么，激光切割是如何工作的呢？有许多不同的激光切割工艺，但它们通常分为两类：熔融切割和烧蚀切割。在最简单的形式中，激光熔融切割涉及使用激光熔化工件上的局部材料区域，然后用高压惰性气体（通常是氮气，它不会与切割材料发生放热反应）射流切割熔融材料）。 CNC 控制可用于移动激光或工件以创建连续切割。

烧蚀激光切割使用来自高强度激光的快速脉冲一次去除一层材料。这个过程实际上是蒸发而不是熔化，因此不需要加压气体来去除多余的材料。通常是一种较慢的过程，烧蚀激光切割用于进行不从上到下穿过工件的部分切割（例如，激光雕刻是烧蚀过程的一个例子）。相比之下，熔融切割以连续波或更长脉冲发射激光，因此只能用于一直切割工件。

为什么选择激光切割？

激光切割提供了一些明显的好处。其中最主要的是它能够创建极其精确和准确的零件。有些零件的公差可能小于 1 毫米，这使得激光切割工艺成为具有复杂或复杂特征零件的有效方法。激光切割的高度局部化特性大大降低了工件材料翘曲的风险，并且通过激光切割生产的零件通常不需要后加工处理或表面处理。

此外，金属激光切割不需要在操作之间更换工具，由于缺乏固定工具，设计更灵活，并且可以高度自动化，最大限度地降低劳动力成本并缩短生产时间。此外，由于横梁是唯一接触工件的工具，因此在此过程中没有机械摩擦导致工具磨损。

激光切割在工业制造中极为常见，非常适合生产汽车车​​身、手机壳和钣金等部件。该工艺还广泛应用于航空航天、医疗和造船领域。

激光切割的主要考虑因素

虽然 CNC 激光切割机通常用于制造，但有效的激光切割通常需要熟练工程师遵循最佳实践的投入。以下是工程师和机器操作员需要牢记的三个关键激光切割注意事项：

材料应确定具体的激光切割工艺

虽然金属激光切割机备受关注，但激光也可用于切割或雕刻陶瓷、木材、热塑性塑料和聚合物。工程师应选择最适合零件材料的激光切割工艺。

例如，熔融激光切割可有效切割大多数金属和热塑性塑料，而烧蚀激光切割可非常有效地切割由丙烯酸和聚缩醛制成的零件，因为它们的熔点和沸点非常接近，可以蒸发。

另一方面，有些材料更难用激光切割。例如，热固性聚合物和木材等有机材料在暴露于激光时会燃烧而不是熔化——这种品质可以用于雕刻或打上烙印，但不能进行精确切割。

不要将提高激光功率误认为是提高效率

虽然增加的激光功率确实意味着可以更快地切割——随着新的发展可以达到每秒一米的切割速度——更多的原始功率并不能直接转化为更高效的制造。

为了达到如此高的切割速度，激光器需要时间来加速，这使得高功率激光器对于切割大型零件或没有复杂特征的零件非常有效。对于具有复杂几何形状的零件，这些激光器的优势较少，因为激光器通常必须移动到另一个切口才能达到全速。在考虑激光切割效率时必须考虑加速和减速。

设计零件以符合激光切割工艺要求

假设切口宽度太窄以至于微不足道是一个常见的错误。激光可以产生非常薄的切口——通常在 30 到 300 微米之间，具体取决于激光功率、设置和工艺——但这些切口宽度仍需要考虑到切割设计中，以便生成的零件仍然适合其预期应用。

另一个重要的设计考虑因素是连接，或使用微接头来支撑小零件。熔切中使用的高压气体要求零件能够支撑自身重量，这通常归结为零件厚度。通常情况下，2-3 毫米或更大的零件厚度在没有凸片的情况下就可以了，但如果零件厚度小于 2 毫米，设计人员可能需要添加微接头以在切割过程中稳定零件并防止加压气体移动它。它还可以防止丢失并便于从机器中取出小零件。这些标签可以在后期处理过程中轻松移除。

遵守关键的安全要求

安全是制造业的重中之重。只有经过培训的专业人员才能使用激光切割设备。根据使用的材料，该过程还可能排放有害和有毒气体，因此采用符合法规的空气污染控制设备至关重要。

激光切割：每个细节都提高效率

如果使用得当，金属激光切割机可以保证准确性、精度和效率。虽然复杂的材料和设计考虑因素意味着产品团队和工程师必须提前花一点时间来确保设计针对制造进行优化，但最终零件的质量通常不言自明。为确保以最高质量和最高速度制造零件，请考虑与专业的按需制造商合作。

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