激光切割機(jī)的工作原理
激光切割機(jī)的核心是激光器，它能夠產(chǎn)生高強(qiáng)度、單色性和方向性極好的激光束。常見的激光器類型包括CO?激光器、光纖激光器、YAG(Nd:YAG)激光器等，不同類型的激光器適用于不同的材料和應(yīng)用場(chǎng)合。
激光器產(chǎn)生的激光束通過(guò)反射鏡或光纖傳輸?shù)角懈铑^，并由聚焦透鏡將激光束聚焦成一個(gè)非常小的點(diǎn)(焦點(diǎn))。在這個(gè)焦點(diǎn)處，激光束的能量密度非常高，足以使材料迅速升溫至熔化甚至氣化的溫度。
當(dāng)聚焦后的激光束照射在材料表面時(shí)，材料吸收激光能量并快速升溫。對(duì)于大多數(shù)金屬和其他導(dǎo)熱性較好的材料，激光能量集中在極小區(qū)域內(nèi)，使得局部溫度急劇升高，導(dǎo)致材料熔化或直接氣化。這個(gè)過(guò)程發(fā)生得非常快，通常只需要幾毫秒甚至更短的時(shí)間。
在激光切割過(guò)程中，常常會(huì)使用輔助氣體(如氧氣、氮?dú)饣驂嚎s空氣)，這些氣體從噴嘴中噴出并與激光束同軸吹向切割區(qū)域。
對(duì)于非金屬材料或者不需要氧化邊緣的應(yīng)用，一般采用惰性氣體(如氮?dú)?來(lái)排除熔融物并冷卻切割面，從而獲得干凈且無(wú)氧化的切口。
對(duì)于金屬材料，特別是低碳鋼，可以使用活性氣體(如氧氣)作為助燃劑，促進(jìn)燃燒反應(yīng)，提高切割速度并減少所需激光功率。
激光切割機(jī)具體工作流程
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激光發(fā)生器產(chǎn)生激光束簡(jiǎn)述：激光切割機(jī)中的激光發(fā)生器會(huì)產(chǎn)生高能量、高聚集度的激光束。常用的激光類型有 CO2 激光、光纖激光和固體激光等。
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激光束導(dǎo)向和聚焦簡(jiǎn)述：通過(guò)光學(xué)器件，如透鏡或鏡片，激光束被導(dǎo)向并聚焦成小直徑的光斑。通常使用這些光學(xué)器件來(lái)控制激光束的路徑并使其聚焦到較小的點(diǎn)。
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材料吸收激光能量簡(jiǎn)述：激光束照射到材料表面時(shí)，材料會(huì)吸收激光的能量。吸收率在不同材料之間會(huì)有所差異，一些金屬材料對(duì)激光有較高的吸收率。
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材料加熱融化或汽化簡(jiǎn)述：激光的高能量密度使得材料迅速加熱，達(dá)到融化或汽化的溫度。材料的融化或汽化需要消耗大量的熱能，從而實(shí)現(xiàn)切割。
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輔助氣體噴射簡(jiǎn)述：在切割過(guò)程中，常常會(huì)通過(guò)噴嘴噴射輔助氣體(如氮?dú)?、氧氣或惰性氣體)來(lái)保護(hù)激光切割區(qū)域，吹除融化的材料并幫助加快切割速度。不同的輔助氣體對(duì)切割質(zhì)量有不同的影響。例如，氧氣作為輔助氣體時(shí)，在吹離熔化金屬液體的同時(shí)，還會(huì)發(fā)生氧化反應(yīng)促進(jìn)金屬吸熱熔化，從而實(shí)現(xiàn)更厚材料的熔化，但會(huì)使材料的切斷面發(fā)生明顯氧化，而且對(duì)切斷面周圍材料產(chǎn)生淬火效應(yīng);氮?dú)庾鳛檩o助氣體時(shí)，會(huì)在熔化金屬液體周圍形成保護(hù)氛圍，防止材料被氧化，從而保證切斷面品質(zhì)，但氮?dú)庀牧亢艽?，造成切割成本升?空氣作為輔助氣體時(shí)，成本非常低，其切割效果介乎于氮?dú)馇懈詈脱鯕馇懈钪g，對(duì)于碳鋼板，切割斷面會(huì)產(chǎn)生較小的毛刺，對(duì)于不銹鋼板，切割斷面會(huì)產(chǎn)生黃色的氧化層，對(duì)于鋁板和鋁合金板，切割毛刺相對(duì)于氮?dú)鈺?huì)有所減小。
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運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)簡(jiǎn)述：激光切割機(jī)通常會(huì)配備一個(gè)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)，用于控制激光切割頭在材料表面上的運(yùn)動(dòng)路徑。這可以實(shí)現(xiàn)各種復(fù)雜形狀的切割，由計(jì)算機(jī)程序控制。
激光切割機(jī)優(yōu)缺點(diǎn)
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精度高簡(jiǎn)述：切割邊緣光滑，無(wú)需二次加工。
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激光切割機(jī)利用高能量密度的激光束進(jìn)行切割，由于激光束的聚焦性好，能量集中，能夠在切割材料時(shí)實(shí)現(xiàn)極小的切口寬度，使得切割邊緣非常光滑，與傳統(tǒng)切割方式相比，無(wú)需進(jìn)行二次加工，大大提高了生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。
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速度快簡(jiǎn)述：生產(chǎn)效率高。
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激光切割機(jī)的切割速度非?？?，以奔騰智能鋼結(jié)構(gòu)專用激光切割機(jī)為例，它的激光切割速度比等離子高 300%。并且在切割過(guò)程中，無(wú)需像傳統(tǒng)切割方式那樣進(jìn)行復(fù)雜的夾具安裝和拆卸，節(jié)省了上、下料的輔助時(shí)間，大大提高了生產(chǎn)效率。
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可切割材料廣泛簡(jiǎn)述：包括金屬、塑料、玻璃等各種材料。目前激光切割機(jī)種類非常多，不同類型的激光切割機(jī)對(duì)材料的適應(yīng)性也不同。例如，CO2 激光切割機(jī)適合切割非金屬材料，如塑料、橡膠、木材、紙制品、皮革以及天然或者合成有機(jī)物質(zhì)材料;光纖激光切割機(jī)和 YAG 固態(tài)激光切割機(jī)則主要用于金屬材料的切割。此外，激光切割機(jī)還可以切割復(fù)合材料，如碳纖維和玻璃纖維增強(qiáng)塑料等。
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無(wú)需刀具簡(jiǎn)述：減少刀具磨損和更換成本。傳統(tǒng)的切割方式需要使用刀具，而刀具在使用過(guò)程中會(huì)不斷磨損，需要定期更換，這不僅增加了生產(chǎn)成本，還會(huì)影響生產(chǎn)效率。激光切割機(jī)則無(wú)需刀具，通過(guò)高能量密度的激光束對(duì)材料進(jìn)行加熱至升華點(diǎn)或熔點(diǎn)以上，從而實(shí)現(xiàn)切割，減少了刀具磨損和更換成本。
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設(shè)備成本高簡(jiǎn)述：維護(hù)成本也較高。
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激光切割機(jī)的設(shè)備成本相對(duì)較高，尤其是高功率的激光切割機(jī)，價(jià)格昂貴。此外，激光切割機(jī)的維護(hù)成本也較高，激光器、光學(xué)器件等關(guān)鍵部件需要定期維護(hù)和更換，這也增加了使用成本。
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操作要求高簡(jiǎn)述：需要專業(yè)的操作人員進(jìn)行操作和維護(hù)。
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激光切割機(jī)是一種高精度、高速度的設(shè)備，需要專業(yè)的操作人員進(jìn)行操作和維護(hù)。操作人員需要具備一定的專業(yè)知識(shí)和技能，熟悉設(shè)備的操作流程和維護(hù)方法，否則容易導(dǎo)致設(shè)備故障和安全事故。
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對(duì)環(huán)境有一定污染簡(jiǎn)述：切割過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生熱量和有害氣體。激光切割機(jī)在切割過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生熱量和有害氣體，如二氧化碳、一氧化碳、氮氧化物等。這些有害氣體對(duì)環(huán)境和人體健康有一定的危害，需要采取相應(yīng)的環(huán)保措施進(jìn)行處理。
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可能影響切割質(zhì)量簡(jiǎn)述：切割過(guò)程中產(chǎn)生的熱量可能會(huì)影響切割質(zhì)量。激光切割機(jī)在切割過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量的熱量，這些熱量可能會(huì)導(dǎo)致材料變形、變色、氧化等問(wèn)題，從而影響切割質(zhì)量。為了減少熱量對(duì)切割質(zhì)量的影響，需要采取相應(yīng)的冷卻措施，如使用輔助氣體進(jìn)行冷卻等。
激光切割機(jī)怎么做才能符合人眼安全標(biāo)準(zhǔn)?
激光切割機(jī)是在工業(yè)領(lǐng)域最大功率的激光設(shè)備，隨著現(xiàn)在的工業(yè)設(shè)計(jì)的進(jìn)步，我們現(xiàn)在看到的大多數(shù)切割類的激光加工機(jī)械基本上是全封閉的，就算專業(yè)的人員操作，也沒(méi)法接觸到危險(xiǎn)激光的。
因?yàn)檫@個(gè)功率實(shí)在是太高了，幾千瓦上萬(wàn)瓦，甚至2萬(wàn)、3萬(wàn)一直往上都是很正常的，才能加工大尺寸的材料切割。
產(chǎn)品上一定要注意，盡量的加設(shè)激光衰減措施，然后要加上整體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)防護(hù)的罩子，至少一個(gè)觀察窗，讓激光不要直射人眼，或者是激光反射不要直達(dá)人眼。
最好是做連鎖設(shè)計(jì)，就是說(shuō)只要門一打開，我們要加物料，或者說(shuō)我們要更換相關(guān)的部件的時(shí)候，一定要進(jìn)行連鎖狀態(tài)激光發(fā)射馬上停止。就是連鎖的可以做成這一類連鎖保護(hù)。
同時(shí)設(shè)備上還要有輻射發(fā)射的警告措施，或者是警告的裝置，同時(shí)還要有進(jìn)入的密鑰，加上人工鑰匙，同時(shí)匹配多環(huán)節(jié)來(lái)進(jìn)行一個(gè)開啟的控制。
任何時(shí)候斷開激光的供電，或者是連鎖的啟動(dòng)，要能重啟，要加入重啟的措施和步驟，不能直接發(fā)射。盡量讓重啟動(dòng)作變得復(fù)雜，讓人員不要非常簡(jiǎn)單就能發(fā)射出激光。
說(shuō)明書里面一定要有激光完整的參數(shù)，以及人員可接觸區(qū)域的參數(shù)，這樣就能保證專業(yè)人員是否需要佩戴護(hù)具，以及佩戴護(hù)具的規(guī)格要求，在說(shuō)明書里面進(jìn)行比較好的一些指導(dǎo)和指引。
激光的標(biāo)簽，對(duì)于這類設(shè)備來(lái)說(shuō)，我們要盡量在每一個(gè)可移除的或者是可開啟的門上加上激光的警告標(biāo)簽。就是開啟門之后，可能接觸到多少等級(jí)或者多少功率的激光設(shè)備，進(jìn)行每一個(gè)開啟門之前明確的提醒，讓加工人員在操作過(guò)程中盡量變得安全。
那總體的原則就是盡量衰減和防護(hù)激光。盡量讓操作人員經(jīng)過(guò)多步驟，才能讓大功率激光進(jìn)行直接發(fā)射。
說(shuō)明書里面要對(duì)激光的規(guī)格，防護(hù)的要求，以及我們操作人員的指引做出明確的措施。但如果是不具備完全防護(hù)連鎖設(shè)計(jì)的，我們要對(duì)外部連鎖的措施和設(shè)計(jì)在說(shuō)明書里面進(jìn)行明確。
隨著國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)的不斷拓展，激光切割機(jī)企業(yè)將迎來(lái)更多的發(fā)展機(jī)遇。企業(yè)可以通過(guò)加強(qiáng)技術(shù)創(chuàng)新和產(chǎn)品研發(fā)，提高產(chǎn)品質(zhì)量和性能，滿足不同客戶的需求。同時(shí)，可以通過(guò)加強(qiáng)市場(chǎng)營(yíng)銷和品牌建設(shè)，提高企業(yè)的知名度和美譽(yù)度，拓展國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)份額。
