二氧化碳?xì)怏w激光加工技術(shù)的應(yīng)用

    經(jīng)過近40年的實(shí)踐，人們主要用二氧化碳?xì)怏w激光加工技術(shù)來進(jìn)行切割工作。二氧化碳?xì)怏w激光加工技術(shù)大部分應(yīng)用在切割領(lǐng)域的理由是同時(shí)具備精度高、效率好的2大優(yōu)勢(shì)，這是傳統(tǒng)的沖切、等離子及火焰等切割技術(shù)所不具備的。
技術(shù)的發(fā)展
    自20世紀(jì)60年代激光問世以來，其應(yīng)用范圍日益廣泛。其中二氧化碳?xì)怏w激光技術(shù)的應(yīng)用尤為成熟�，F(xiàn)在，全世界每年對(duì)各類二氧化碳?xì)怏w激光加工機(jī)的需求約為4 000臺(tái)。全球最大的市場(chǎng)是歐洲，年需求量約為1 600臺(tái)；緊隨其后的是亞洲市場(chǎng)，年需求量約為1 500臺(tái)；目前，增長最快的市場(chǎng)是中國，自90年代末以來，平均年增長率約為30%，現(xiàn)在的年需求量已經(jīng)超過了300臺(tái)。
    從二氧化碳?xì)怏w激光加工技術(shù)誕生開始，人們就對(duì)它的應(yīng)用進(jìn)行了各種各樣的嘗試。經(jīng)過近40年的實(shí)踐，其主要應(yīng)用領(lǐng)域如圖1所示，人們主要還是用它來進(jìn)行切割工作。而激光鉆微孔技術(shù)在印刷電路制造業(yè)已經(jīng)取代了傳統(tǒng)的工藝。激光焊接技術(shù)的應(yīng)用處于第3位。激光熱處理技術(shù)則大多還處于實(shí)驗(yàn)階段。

圖1 二氧化碳?xì)怏w激光加工技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域

加工的優(yōu)勢(shì)
1.切割領(lǐng)域的優(yōu)勢(shì)
    二氧化碳?xì)怏w激光加工技術(shù)大部分應(yīng)用在切割領(lǐng)域的理由是同時(shí)具備精度高、效率好的2大優(yōu)勢(shì)，這是傳統(tǒng)的沖切、等離子及火焰等切割技術(shù)所不具備的。在發(fā)達(dá)國家，激光切割機(jī)的年銷售量約為沖床的2倍。而中國的情況正好相反，沖床的年銷售量是激光切割機(jī)的數(shù)倍。因此，中國是最有潛力的市場(chǎng)。
2.如何選擇合適的激光切割機(jī)
    隨著中國市場(chǎng)對(duì)激光切割機(jī)需求的不斷增長，世界上主要的生產(chǎn)廠家相繼在中國展開銷售攻勢(shì)，宣傳各自的優(yōu)勢(shì)。這難免令人眼花繚亂，難以做出適當(dāng)?shù)呐袛�。那么�?duì)于用戶而言，該如何透過廠商的宣傳，選擇適合自家企業(yè)的激光切割機(jī)呢？以下就從技術(shù)角度來進(jìn)行一些簡(jiǎn)要說明。
    （1）在切割板厚在3mm以下的金屬材料時(shí)，激光應(yīng)具備自動(dòng)除去毛刺的功能。一般來說，機(jī)械運(yùn)動(dòng)時(shí)，為了保證軌跡精度，需要在拐點(diǎn)之前進(jìn)行減速，過了拐點(diǎn)之后又要進(jìn)行加速。在這一過程中如果不對(duì)輸出功率進(jìn)行相應(yīng)的控制，就會(huì)造成拐角處過熱，尤其是小于90°的尖角。毛刺就是由于過熱所造成的。具備此功能的激光切割機(jī)在展示時(shí)，都會(huì)加工帶尖角的樣品。而不具備此功能的激光切割機(jī)在展示時(shí)，都會(huì)加工圓孔或方孔，避開尖角加工的弱點(diǎn)，突出速度的優(yōu)點(diǎn)。
    （2）提到了速度，就不得不討論加工頭上的靜電感應(yīng)裝置耐等離子的問題。大多的激光切割機(jī)在加工金屬板時(shí)，是采用靜電高度控制方式。而高速切割易產(chǎn)生等離子（見圖2），干擾靜電感應(yīng)裝置的動(dòng)作，引起加工不良。

圖2 高速切割時(shí)產(chǎn)生等離子>

    高速加工還要求靜電感應(yīng)裝置的反應(yīng)速度要快，不然噴嘴會(huì)和隆起的材料發(fā)生碰撞。
    切割碳鋼中厚板（3～10mm）時(shí)，問題最多的也是在尖角位置。如果沒有低脈沖控制技術(shù)，在拐角處形成圓角（見圖3）。

圖3 高速切斷（左）和脈沖切斷（右）

    （3）切割碳鋼厚板（10mm以上）時(shí)，如果激光加工機(jī)的光模不理想，除在尖角處易發(fā)生熔化之外，在加工過程中也容易發(fā)生過度燃燒，影響加工品質(zhì)（見圖4）。

圖4 尖角部熔化（左）與過度燃燒（右）（4）切割不銹鋼板（6mm以上）時(shí)，易發(fā)生如圖5所示的等離子，需要激光切割具有等離子保護(hù)功能。

圖5 有、無等離子保護(hù)的區(qū)別

    （5）切割鋁材等高反射材料時(shí)，需要激光切割機(jī)具有防反射光功能。
    （6）對(duì)于飛行光路的激光切割機(jī)來說，不具備光路等長裝置，將無法保證在工作臺(tái)的不同位置，切割出同一質(zhì)量的產(chǎn)品。
     具備以上基本功能的激光切割機(jī)才能切割出高質(zhì)量的產(chǎn)品。而選購激光切割機(jī)時(shí)，進(jìn)行樣品的試加工也是一項(xiàng)重要的工作。最不可取的是輕信文字說明，只進(jìn)行產(chǎn)品目錄比較。