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激光切割加工技术详解
激光切割技术是利用高能量密度的激光束加热工件，使温度迅速上升，在非常短的时间内达到材料的沸点，材料开始汽化，形成蒸气。这些蒸气的喷出速度很大，在蒸气喷出的同时，在材料上形成切口。
简介
利用激光切割设备可切割4mm以下的不锈钢，在激光束中加氧气可切割20mm厚的碳钢，但加氧切割后会在切割面形成薄薄的氧化膜。切割的大厚度可增加到20mm，但切割部件的尺寸误差较大。
激光切割设备的价格相当贵，约150万元以上。但是，由于降低了后续工艺处理的成本，所以，在大生产中采用这种设备还是可行的。由于没有加工成本，所以激光切割设备也适用生产小批量的原先不能加工的各种尺寸的部件。激光切割设备通常采用计算机化数字控制技术(CNC)装置，采用该装置后，就可以利用电话线从计算机设计(CAD)工作站来接受切割数据。
原理
激光切割是利用经聚焦的高功率密度激光束照射工件，使被照射的材料迅速熔化、汽化、烧蚀或达到燃点，同时借助与光束同轴的高速气流吹除熔融物质，从而实现将工件割开。激光切割属于热切割方法之一。
激光切割可分为激光汽化切割、激光熔化切割、激光氧气切割和激光划片与控制断裂四类。
激光汽化切割
利用高能量密度的激光束加热工件，使温度迅速上升，在非常短的时间内达到材料的沸点，材料开始汽化，形成蒸气。这些蒸气的喷出速度很大，在蒸气喷出的同时，在材料上形成切口。材料的汽化热一般很大，所以激光汽化切割时需要很大的功率和功率密度。
激光汽化切割多用于薄金属材料和非金属材料(如纸、布、木材、塑料和橡皮等)的切割。
激光熔化切割
激光熔化切割时，用激光加热使金属材料熔化，然后通过与光束同轴的喷嘴喷吹非氧化性气体(Ar、He、N等)，依靠气体的强大压力使液态金属排出，形成切口。激光熔化切割不需要使金属完全汽化，所需能量只有汽化切割的1/10。
激光熔化切割主要用于一些不易氧化的材料或活性金属的切割，如不锈钢、钛、铝及其合金等。
激光氧气切割
激光氧气切割原理类似于氧乙炔切割。它是用激光作为预热热源，用氧气等活性气体作为切割气体。喷吹出的气体一方面与切割金属作用，发生氧化反应，放出大量的氧化热;另一方面把熔融的氧化物和熔化物从反应区吹出，在金属中形成切口。由于切割过程中的氧化反应产生了大量的热，所以激光氧气切割所需要的能量只是熔化切割的1/2，而切割速度远远大于激光汽化切割和熔化切割。
激光划片与控制断裂
激光划片是利用高能量密度的激光在脆性材料的表面进行扫描，使材料受热蒸发出一条小槽，然后施加一定的压力，脆性材料就会沿小槽处裂开。激光划片用的激光器一般为Q开关激光器和CO2激光器。
控制断裂是利用激光刻槽时所产生的陡峭的温度分布，在脆性材料中产生局部热应力，使材料沿小槽断开。
主要特性
切缝窄工件变形小
激光束聚焦成很小的光点，使焦点处达到很高的功率密度。这时光束输入的热量远远超过被材料反射、传导或扩散的部分，材料很快加热至汽化程度，蒸发形成孔洞。
切割过程中还添加与被切材料相适合的汽体。钢切割时利用氧作为汽体与熔融金属产生放热化学反应氧化材料，同时帮助吹走割缝内的熔渣。切割聚丙烯一类塑料使用压缩空气，棉、纸等易燃材料切割使用惰性汽体。进入喷嘴的汽体还能冷却聚焦透镜，防止烟尘进入透镜座内污染镜片并导致镜片过热。
大多数有机与无机材料都可以用激光切割。在工业制造系统占有份量很重的金属加工业，许多金属材料，不管它是什么样的硬度，都可以进行无变形切割。当然，对高反射率材料，如金、银、铜和铝合金，它们也是好的传热导体，因此激光切割很困难，甚至不能切割。激光切割刺、皱折、精度高，优于等离子切割。对许多机电制造行业来说，由于微机程序控制的现代激光切割系统能方便切割不同形状与尺寸的工件，它往往比冲切、模压工艺更被优先选用；尽管它加工速度还慢于模冲，但它没有模具消耗，无须修理模具，还节约更换模具时间，从而节省了加工费用，降低了生产成本，所以从总体上考虑是更合算的。
无接触加工
激光束聚焦后形成具有强能量的很小作用点，把它应用于切割有许多特点。先，激光光能转换成惊人的热能保持在小的区域内，可提供
⑴狭的直边割缝；⑵小的邻近切边的热影响区；⑶小的局部变形。
其次，激光束对工件不施加任何力，它是无接触切割工具，这就意味着⑴工件无机械变形；⑵无磨损，也谈不上的转换问题；⑶切割材料无须考虑它的硬度，也即激光切割能力不受被切材料的硬度影响，任何硬度的材料都可以切割。再次，激光束可控性强，并有高的适应性和柔性，因而⑴与自动化设备相结合很方便，容易实现切割过程自动化；⑵由于不存在对切割工件的限制，激光束具有无限的仿形切割能力；⑶与计算机结合，可整张板排料，节省材料。

激光刀模发生崩刃和碎裂可采取的措施有哪些？
激光刀模是目前使用较为广泛的一种，虽然具有较多的优势，但是在使用中还是会出现一些问题，比如说发生崩刃和碎裂等问题。
对此，我们需要采取有效的措施进行解决。
1、改进工艺系统的刚性，包括提高机构的稳定性或改善机床的维护水平，在某种程度上，切削刃熔焊是一个可以圆满解决的问题，方法是提高切削速度，这样还可以提高生产率。
2、为了防止切屑加热到足以发生熔焊的温度，可尝试使用冷却液。其它可能采用的方法还包括采用较大的径向或轴向正前角，以减小切削力。此外还可以选用涂层刀片牌号。涂层可以减小激光刀模与工件之间的摩擦和相互发生反应的可能性。
3、切削刃熔焊是因工件材料被熔焊到上而产生的。加工时切屑温度升高到足以使其软化发粘，然后又快速冷却，就会黏附在刀片上。解决方法是防止切屑变得过热，或者增加切屑温度使其在离开之前不会马上冷却。
机器是需要保养的，刀模使用的技术也是保养激光刀模的一个有效措施，安全的操作很重要，这些机械在使用的时候是一种非常精密的设备，操作人员也是必须要掌握基本的操作技能，在进行操作的时候对激光刀模进行一系列的检查工作，激光刀模的日常保养和维护也非常的重要。
在每次使用之后要进行一些保养的工作，这也可以防止激光刀模的老化，每个周都要进行一次激光刀模的检测和维修，每个月或者一季度进行一次全面的检测等等，这都是保护激光刀模的一个非常有效的措施。
掌握几点刀模保养的要点：
先，激光切割胶板后需要用水浸泡及清洗胶板的粉尘（大部分的胶板都是经过清洗后用风冲干就装刀的，装刀后就送货），其实在装刀前胶板需要在刀锋上涂上机油，使每条刀缝都有机油的渗透，为了方便安装刀模省了这事（因为未涂机油的刀模慢慢就从底部开始生锈），但是有些刀模厂还是有把装的模具表面涂上一层机油，起了保护作用。
第二：刀模在搬运过程需要刀锋面上铺垫上一层EVA或垫刀泡棉，中间用美纹胶粘紧或用皮筋把它扎好，并且在用之前好用密封袋或泡沫盒装好，在密封袋上写上型号，尺寸，刀模生产日期，冲切次数，客户名称以及编号，方便以后存库及发放！
第三：刀模在生产完一个订单后（用完后垫刀的泡棉要去除）必须先清洗刀模，因为现在模切的材料大部分都是带胶的，而且是酸性的，对刀刃有腐蚀性，必须喷上防锈油，不然肯定会生锈；
第四：长时间不用的刀模要定期去维护，每次清理后需喷上模具防锈油并统一入模具库；
第五：雕刻刀模要看当地环境来喷油，一般一周一次，喷油后用油纸包裹并平放；
第六：蚀刻刀建议放入塑封袋中，袋中加入小袋干燥剂；
第七：圆刀刀模，拆下需喷上防锈油，中间需用油纸和泡棉包好，两边用夹头固定，用一个胶盒或木箱装好；
第八：存放刀模的地方需要货架统一摆放，不可堆放太高太挤，并有明示标牌，环境通风，不能受潮，好是恒温恒湿。

各种刀模的优劣对比，教你如何选择合适的刀模？
认识刀模
刀的种类从刀锋角度，刀身和刀锋的硬度，刀锋的纹路，刀锋和刀身的表面加工工艺来区分的话，就不下 100多种。
刀模的开发与制作是建立在，深刻理解客户产品需求信息和对材料有相当了解的基础上的。客户要表达的信息，都呈现在那张设计图上，所以要审图在先，把客户的要求转换成自己的工艺流程，终产品的呈现。
设计生产工艺流程，就要求工程人员对材料有相当的认识。还有另一个要素就是，对自己公司的机器的性能也要相当的了解，可以这样说：认识材料、了解机器生产性能，这是必须必备的基本功。
知道客户要得到的是什么、知道材料的属性、再联想我们机器的生产性能，在脑海中构造生产时的情景，会出现的问题，怎样解决？解决的方案就是你设计的工艺流程，而刀模就是能把你的所思所想变成现实的重要工具。能否达成客户的需求，就看你那把刀制作的怎样了。
激光刀模
利用激光的强能量性对刀模板进行高深度烧蚀，从而达到安装切割刀的目的。
蚀刻刀模
蚀刻刀模、雕刻刀模是继激光刀模后发展出的一种精度高、难度高、刀口无缝、切断线条光滑、重复精度高的刀模。其主要应用于软性电路板 FPC，电子薄膜，偏光片，背光片，透光片，折射片，不干胶，纸工艺， 麦拉片PET……
雕刻刀模
在模切行业中比较常用的产品，一般用于冲压出所需的模切产品的形状。其精度较高。
五金刀模
利用上下各三块特种钢材板夹结构的套合冲切模具，在基板之沿封闭或敞开轮廓线使材料产生分离的。五金刀模下模的寿命和孔的刀口高度有直接联系，刀口无法再研磨时五金模的寿命就结束了。
QDC模具
QDC 模即采用模块组合的方式，使用雕刻刀模或腐蚀刀模安装到五金冲模模座中，进行冲切、清废；可以根据不同的模切需要进行快速模具更换，兼顾刀模的优势和冲模的精度、稳定性。
各种刀模优缺点对比
蚀刻刀模与激光刀模对比：
蚀刻刀模
激光刀模
1.成品设计限制小：角度及窄小缝隙依然能成型，适用于电子材料的模切
1.成品外形设计较大限制多，适用于一般彩盒或较要求不高的工件
2.刀面平整、替换快，节省因测试时所耗费的材料与时间
2.刀面平整度较差，常须使用垫片调整，需人员操作，耗时费材
3.同一套，可轻易做高低刀组合，面对复杂工件可一次成型，符合时间与精度要求
3.高低刀组合较难控制
4.同一刀口可变化不同角度，应对多种不同材料变化
4.只能制作一种角度，无法变化
5.无缝刀口、且垂直度佳、切断面光滑。尤其用于光学膜
5.刀口有接缝
6.调模时间短
6.调模时间长
7.数个同图形在同一模上，尺寸趋近相同
7.  数个同图形在同一模上，尺寸相差较大
8.同一把刀重复制作，误差趋近于零
8.同一把刀重复制作，误差较大
木模与蚀刻模、镜面蚀刻刀模优、缺点比较： 
木模
蚀刻模
镜面蚀刻模
优点
1.单价低；
2.镜面、刺；
3.交期快(12 小时内)。
1.无接刀口；
2.尺寸不变；
3.模切次数较多。
1.镜面处理后的蚀刻模不会产生毛刺等问题；
2.所有蚀刻模的优点都存有。
3.交期尽量改善至 12 小时内；
4.单价可议(推广时间)。
缺点
1.有接刀口；
2.尺寸会因外部因素而改变；
3.模切次数不够多。
1.单价偏高；
2.因无镜面处理故裁切背光模 (如扩散片、菱镜片等)时易产生毛 刺、粉尘等问题。
模切不同的材料要用不同的刀片才能达到佳效果。还有刀模、材料、弹力海绵垫的3者的配合也至关重要。有一些材料经过模切后会产生尺寸变异，要做出好的刀模，也是需要刀模厂对材料的特性有了解，然后制定相应的加工工艺。

激光加工的应用
激光雕刻加工是激光系统常用的应用。根据激光束与材料相互作用的机理，大体可将激光加工分为激光热加工和光化学反应加工两类。
激光热加工是指利用激光束投射到材料表面产生的热效应来完成加工过程，包括激光焊接、激光雕刻切割、表面改性、激光镭射打标、激光钻孔和微加工等；光化学反应加工是指激光束照射到物体，借助高密度激光高能光子引发或控制光化学反应的加工过程。包括光化学沉积、立体光刻、激光雕刻刻蚀等。
原理
激光加工是利用光的能量经过透镜聚焦后在焦点上达到很高的能量密度，靠光热效应来加工的。 激光加工不需要工具、加工速度快、表面变形小，可加工各种材料。用激光束对材料进行各种加工，如打孔、切割、划片、焊接、热处理等。 某些具有亚稳态能级的物质，在外来光子的激发下会吸收光能，使处于高能级原子的数目大于低能级原子的数目——粒子数反转，若有一束光照射，光子的能量等于这两个能相对应的差，这时就会产生受激，输出大量的光能。
从全球激光产品的应用领域来看，材料加工行业仍是其主要的应用市场，占比为35.2%;通信行业排名第二，其所占比重为30.6%;另外，数据存储行业占据第三位，其所占比重为12.6%。
与传统加工技术相比，激光加工技术具有材料浪费少、在规模化生产中成本效应明显、对加工对象具有很强的适应性等优势特点。在欧洲，对汽车车壳与底座、飞机机翼以及航天器机身等特种材料的焊接，基本采用的是激光技术。
1、激光功率密度大，工件吸收激光后温度迅速升高而熔化或汽化，即使熔点高、硬度大和质脆的材料(如陶瓷、金刚石等)也可用激光加工；
2、激光头与工件不接触，不存在加工工具磨损问题；
3、工件不受应力，不易污染；
4、可以对运动的工件或密封在玻璃壳内的材料加工；
5、激光束的发散角可小于1毫弧，光斑直径可小到微米量级,作用时间可以短到纳秒和皮秒,同时,大功率激光器的连续输出功率又可达千瓦至十千瓦量级，因而激光既适于精密微细加工,又适于大型材料加工；
6、激光束容易控制,易于与精密机械、精密测量技术和电子计算机相结合，实现加工的高度自动化和达到很高的加工精度；
7、在恶劣环境或其他人难以接近的地方，可用机器人进行激光加工。
激光加工属于无接触加工,并且高能量激光束的能量及其移动速度均可调，因此可以实现多种加工的目的。它可以对多种金属、非金属加工，特别是可以加工高硬度、高脆性及高熔点的材料。激光加工柔性大主要用于切割、表面处理、焊接、打标和打孔等。激光表面处理包括激光相变硬化、激光熔敷、激光表面合金化和激光表面熔凝等。
激光加工技术主要有以下特的优点：
①使用激光加工，生产效率高，质量可靠，经济效益。
②可以通过透明介质对密闭容器内的工件进行各种加工；在恶劣环境或其他人难以接近的地方，可用机器人进行激光加工。
③激光加工过程中无“”磨损，无“切削力”作用于工件。
④可以对多种金属、非金属加工，特别是可以加工高硬度、高脆性及高熔点的材料。
⑤激光束易于导向、聚焦实现作各方向变换，易与数控系统配合、对复杂工件进行加工，因此它是一种为灵活的加工方法。
⑥无接触加工，对工件无直接冲击，因此无机械变形，并且高能量激光束的能量及其移动速度均可调，因此可以实现多种加工的目的。
⑦激光加工过程中，激光束能量密度高，加工速度快，并且是局部加工，对非激光照射部位没有或影响小，因此，其热影响区小，工件热变形小，后续加工量小。
⑧激光束的发散角可<1毫弧，光斑直径可小到微米量级,作用时间可以短到纳秒和皮秒，同时，大功率激光器的连续输出功率又可达千瓦至10kW量级，因而激光既适于精密微细加工，又适于大型材料加工。激光束容易控制，易于与精密机械、精密测量技术和电子计算机相结合，实现加工的高度自动化和达到很高的加工精度。
激光加工技术已在众多领域得到广泛应用，随着激光加工技术、设备、工艺研究的不断深进，将具有更广阔的应用远景。由于加工过程中输入工件的热量小，所以热影响区和热变形小；加工效率高，易于实现自动化。

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