什么是激光切割？

曾几何时，激光只不过是科幻小说中的梦想。在过去的 60 年里，我们已经从虚构的宇宙射线枪转变为战略性地利用光的力量。今天，激光无处不在，在精密的手术设备、光学媒体阅读器以及用于制造的激光的蛮力强度中。他们所有人的共同点是能够以令人难以置信的精度完成工作，由稳定的手或计算机控制的应用程序引导。

我们使用 CO2 和光纤激光切割机来生产钣金零件。该技术在我们的快速钣金加工能力中发挥着不可或缺的作用。

什么是激光？

激光代表受激辐射光放大。本质上，激光通过在受控环境中激发某些元素的原子来工作。这些原子中的电子将其围绕原子核的轨道中的位置移动到能量更高的路径，当它们移回“原位”时，它们会释放出一连串的相干光能，这意味着光具有相同的波长并且完全在阶段。能量由光子组成，光子被引导通过透镜。在那里，它们汇聚成一股，力量巨大。

有两个因素会影响激光的切割能力：激光的功率（以千瓦或 kW 为单位）及其将光束尽可能紧凑地聚焦的能力。对于设计师来说，必须知道激光与任何切割工具一样，有一个宽度，称为激光切口 .虽然补偿它很重要，但与其他切割工艺相比，切口要小得多。

比较用于制造的激光器

两种类型的激光器在制造业中占主导地位，二氧化碳 (CO2) 和光纤（也称为固态激光器 ).虽然两者大约是同时发明的（1963/64），但二氧化碳在商业应用中的使用时间更长。直到 80 年代初，纤维才真正进入制造业。

“激光是我们可以在几天而不是几周内完成零件生产的主要原因之一，”新罕布什尔州 Protolabs 的制造主管 Phil Dunbar 说。 “他们创建的切口非常准确，不需要太多（如果有的话）去毛刺。尽管冲床仍然是重要的工具，但它们无法达到那种精度。”

比较两者，纤维通常处于领先地位，但选择使用哪种通常取决于您要切割的材料的类型和厚度。纤维在较薄的金属上速度更快。它的高度聚焦光束还有助于这些激光器更快地切割高反射材料。与 CO2 激光器不同，光纤激光器没有移动部件或反射镜，因此维护成本较低。最重要的是，光纤激光器在相同的切割功率下使用更少的电力。

你可能认为使用纤维的决定是一个灌篮高手，但二氧化碳在某些领域仍然令人印象深刻，例如直线切割的速度，以及目前厚度超过 0.2 英寸（5 毫米）的材料。也就是说，光纤激光器的功率越来越大，因此即使是这些差异也变得不那么明显了。

冲床（如上图所示）虽然不如激光切割精确，但对于大批量生产来说是一种可扩展的解决方案的钣金件。

激光切割的替代品

凭借其所有的力量和速度，您可能认为激光是唯一的出路，但还有其他强大的竞争对手。

铣削： 使用立铣刀切割似乎有点老派，但它的精度在 0.0003 英寸（0.00762 毫米）以内，而且速度相当快。它最好的地方在于立铣刀创造的高质量边缘以及使用 3D 媒体的能力。铣削的缺点是设置和编程需要时间。

水刀： 将水与研磨粉混合，使用高得离谱的高压将其从喷嘴中喷射出来，就可以进行水刀切割。它与铣削一样精确，但由于水流在切割金属时会发生变形，因此边缘质量会有所下降。

电火花线切割： 在电火花线切割加工 (EDM) 中，电流通过细的带电导线（通常是铜或黄铜）输送，这会导致它与您正在切割的材料之间形成火花。电路在金属的另一侧用另一根电线完成。火花穿透金属，精确地穿过它，第二根电线完成了电路。整个过程都在介电水中进行，这是一种不导电的水，因此它可以冷却切割表面，同时限制电线和金属之间的电流路径。这是一个缓慢的过程，但它在速度上的不足弥补了 0.0001 英寸（0.00254 毫米）内的精度。一个重要的限制：电火花线切割要求制造零件的金属必须导电，否则无法切割。

冲压机： 这个过程正是你所想的。压力机冲穿您的金属以创建所需的形状。这个过程的一些牺牲是准确性和边缘质量。您的零件肯定需要去毛刺。如果您的金属变脆或变硬，您也不能使用它，因为零件会在压力机中断裂。从积极的方面来说，虽然设置和编程冲床需要时间，但一旦确定下来，就可以轻松制造多个零件。

钣金件激光切割服务

模拟和数字制造技术以激光/冲床的形式融合在一起。它们将光纤激光器的精确、强大的切割与标准工具选项和几何形状相结合，而这些选项和几何形状最适合由冲床管理。使用用于切割和成型的单一工具，可以通过激光切割、无毛刺边缘快速创建百叶窗、法兰等特征。

在制造中加入激光增加了一种安全、快速和准确的金属板切割方法。激光的强大功能及其从直线切割的蛮力平稳转变为创建柔和曲线的微妙精度的能力，使它们成为机械师工具箱中不可或缺的工具，也是复杂零件设计师的福音。

在 Protolabs，我们的钣金制造服务专为提高速度而设计。根据零件的几何形状和材料，将使用冲床、光纤激光器或 CO2 激光器切割零件。对于较简单的零件，冲床通常是最有效和最经济的解决方案。具有更精细、更复杂特征的钣金部件将使用 CNC 激光切割。光纤激光器用于切割更薄和反射性更强的材料，而 CO2 激光器更适合在需要更大功率时切割更厚的规格材料。