揭开激光切割的神秘面纱：工作原理

I. 简介

ǞǞǞ 激光切割机 是现代制造业中不可或缺的设备，可提高效率和精度，在金属加工中占据重要地位。

那么，激光切割机是如何工作的呢？

激光切割机通过聚焦激光束将激光能量转化为极高的热量。

这种热量足以使金属熔化或蒸发。当激光束穿过材料时，会在金属表面形成一条细线。

生产线的温度足以切割材料。

通过操纵切割头的运动，机器可以完成复杂形状的切割。

激光切割机有三种：CO² 激光切割机、 YAG 激光切割机以及光纤激光切割机。

尽管类型不同，激光切割机的工作过程还是相对相同的。

只需按照以下简单步骤即可开始切割或雕刻过程：

II. 激光切割工艺

步骤 1 设计流程

这一过程始于在计算机软件中创建的数字设计，其中涉及机器将切割或雕刻的内容。

步骤 2 转变设计

然后将数字设计转换成激光切割机可以理解的格式。 

这种格式是一种文件类型，通常称为 CNC（缩短刀片距离，通过缩短制造时间提高生产率）或 G 代码。

G 代码是一组机器可读指令，用于命令机器将激光切割头移动到某处。

复杂的形状需要 CAM（计算机辅助制造）软件根据提供的 CAD（计算机辅助设计）文件自动生成 G 代码。

通过 Wi-fi 连接或 USB 驱动程序将此 G 代码发送至激光切割机控制器。

设计步骤完成后，下一步就是为流程设置最佳参数。

步骤 3 设置机器

将需要切割的材料放入激光切割机，并根据材料的类型和厚度调整位置。

该设置包括激光的功率、激光的移动速度和激光束的聚焦。

最佳参数取决于激光切割机的型号和切割材料的类型。

步骤 4 切割和雕刻工艺

设置好所有内容并开始操作后，就可以开始切割和雕刻了。

这一切都源于激光资源，它能产生稳定而一致的光线。

激光资源来自一个激光谐振器，该谐振器通过反射镜系统向切割头发送实心光束。

在切割头内，激光由透镜聚焦，并缩小成一束细长而集中的光束。

该光束可沿着数字指定的路径在材料上引导，对原材料进行切割或光栅化。

顺便说一句，如果你用阳光和放大镜来生火，就会对工作原理更加熟悉。

当光线沿路径移动时，会熔化、燃烧或蒸发材料，从而实现精确切割和雕刻。

激光切割机还可以通过气体喷射吹走多余的材料。切割头通常固定在龙门架上，这是一个机械系统。

该系统通常由皮带或链条驱动，切割头可在特定的矩形区域（工作台尺寸）内精确移动。

龙门可使切割头在工件上来回移动，在床身上的任何位置进行精确切割。

激光应集中在被切割的材料上，以达到最佳切割状态。

所有激光切割机都需要在切割前对程序进行对焦，以确保激光切割效果极佳。

除了激光器本身的功能外，激光切割机还配备了辅助气体。

这种气体在切割过程中从切割头喷射出来，有助于冷却材料和清洗熔化的金属。

因此，激光切割机不仅能提供精确的切割，还能保持切割表面的清洁和光滑。

步骤 5 最后，检查

材料切割和雕刻完成后，如有必要，清洁成品。检查精度并清除任何杂物。

III. 激光切割技术

根据辅助气体的类型，有四种不同的切割技术：

融合切割

在导流切割中，辅助气体并不协助熔化材料，而是在激光熔化材料后才起作用。

惰性气体（氮气）通常被视为切割的辅助气体。

加压辅助气体可将熔融金属吹出切口，从而提高切割速度并降低切割材料所需的激光功率。

熔融切割用于切割金属。这种技术也被称为熔化切割和吹塑切割。

火焰切割

辅助气体（氧气）在火焰切割中参与材料的燃烧和熔化。

激光束加热材料，氧气与加热的材料发生反应，产生火焰。这增加了输入材料的功率，有利于激光束切割材料。

同时，我利用高压氧气流吹散熔化的金属，从而实现切割。

火焰切割通常用于厚碳钢材料。

由于氧气与加热材料之间的反应，这种技术也被称为反应切割。

升华切割

在无辅助气体条件下切割薄材料（如铝箔和织物）时，会出现升华切割。

在这种方法中，激光束直接蒸发而不是熔化材料。

高能量可以蒸发焦点上的材料，从而形成狭窄的切口。

这种切割也被称为汽化切割。

冲击切割

冲击切割用于连续激光束难以切割的材料。

它是用快速脉冲激光束在材料表面形成重叠的小孔。

冲击切割通常用于切割陶瓷和玻璃等脆性材料。

应根据实际应用和材料选择不同类型的激光器。

例如，CO² 激光器通常用于切割各种材料，而光纤激光器一般用于切割金属。

激光切割机利用高能激光束和辅助气体的协同效应，实现对金属材料的精确、高效切割。

在操作激光切割机时，接受培训并掌握相关知识至关重要。这样才能实现安全和最佳效果。

此外，机器还需要定期维护，以保持高效运转。

IV. 激光切割的用途

激光切割机因其精确性、多功能性和切割各种材料的能力而被广泛应用于许多行业。以下是激光切割机的日常用途：

制造业和工业

激光切割机广泛应用于各种材料的切割和成型加工。

它为汽车、航空航天、电子产品和机械制造复杂的设计、图案和部件。

同时，它还可用于切割金属、塑料、橡胶、木材和复合材料。

标识和广告

激光切割在标牌和广告领域非常普遍，可用于制作定制标牌、字母、徽标和装饰元素。

它可以精确切割亚克力、木材、泡沫塑料和金属，制作出复杂而具有视觉吸引力的设计。

建筑与室内设计

激光切割还广泛应用于建筑和室内设计，用于制作复杂的图案、装饰面板、屏风和隔断。

它可以对木材、亚克力、玻璃和金属进行精确而复杂的切割，从而实现独特的定制建筑元素。

织物和纺织品

激光切割用于纺织业和时装业的织物、皮革和其他服装生产材料。

它具有精确、简洁的剪裁、复杂的图案以及快速创建复杂设计的能力，使其成为时装业中不可多得的工具。

原型和快速制造

激光切割用于原型制作和快速制造，可快速制作原型、进行小批量生产和定制零件。

其速度、精度和处理各种材料的能力使其成为快速原型和迭代设计流程的理想技术。

工艺品和业余爱好应用

激光切割在业余爱好者、艺术家和手工艺爱好者中很受欢迎。

它可以对木材、纸张、亚克力和皮革等材料进行精确切割和雕刻，从而制作出复杂的设计、珠宝、装饰品和个性化礼品。

V. 常见问题

哪些材料不能使用 激光切割机?

聚氯乙烯（PVC）： 激光切割机在切割聚氯乙烯时，会释放出氯气等有毒和腐蚀性气体，对操作者和设备造成伤害。

聚碳酸酯： 虽然薄的聚碳酸酯板材可以用于激光切割机的切割和雕刻，但厚的聚碳酸酯板材可能会产生更糟的效果。因为材料的耐热性会导致其熔化并散发有毒气体。

ABS（丙烯腈-丁二烯-苯乙烯）： ABS 可用于激光切割，但效果可能不令人满意，而且会产生异味。不建议使用这种材料进行激光切割。

表面反光的金属 高反射表面（如镜面铝或铜）可能会导致激光切割困难，因为激光可能会反射到机器中，损坏光学元件或其他部件。

玻璃纤维:用激光切割机切割玻璃纤维时会产生有毒烟雾，玻璃纤维的磨蚀性还可能损坏机器。

泡沫塑料 某些泡沫材料，尤其是含氯泡沫材料，在激光切割时会释放有毒气体。此外，泡沫材料可能会引起火灾或熔化，产生令人不满意的切割效果。

高密度聚乙烯（HDPE）： 高密度聚乙烯在激光切割时性能较差，因为它很容易熔化和燃烧，留下混乱的边缘。

Lexan： 虽然 Lexan 是一种聚碳酸酯，但由于切割效果差且会释放有毒气体，因此不建议用于激光切割。

含氯橡胶 像 PVC 一样，切割含氯橡胶会产生有毒烟雾，对操作员和机器造成危险。

含有背胶的材料： 切割含有背胶的材料可能会导致背胶融化并粘在激光切割机的部件上，造成机器损坏。

主要危害是什么 激光切割机?

眼睛损伤： 直接或反射接触激光切割机发出的高强度聚焦光束会对眼睛造成严重伤害。适当的护眼措施（激光护目镜）和与机器保持安全距离是防止眼睛受伤的关键。

烧伤和皮肤损伤： 如果激光束直接接触皮肤，可能会灼伤皮肤。操作机器时必须避免接触激光束，并遵守安全程序。

火灾危险： 激光切割过程中产生的高温可能会导致可燃材料（尤其是木材和泡沫）起火。适当的通风、使用防火材料以及在操作过程中对机器进行监控有助于降低这种风险。

有毒烟雾和气体 使用切割机切割或雕刻某些材料（如 PVC 和玻璃纤维）时，可能会释放有毒烟雾和气体。充分通风和正确使用空气过滤系统有助于控制和清除这些烟雾，确保工作环境安全。

电气危险： 激光切割机需要充足的电力才能工作，因此仍然存在潜在的电气风险，如电击或因电源浪涌而损坏切割机。适当接地、避免潮湿的工作区域以及遵守电气安全指南可以降低这些风险。

机械危险： 激光切割机包含移动部件。如果设备夹住手指和身体其他部位，可能会造成安全事故。遵守安全规程，确保防护装置和安全联锁将有利于最大限度地降低机械造成的风险。

要降低这些风险，就必须遵守制造商的安全指南，接受适当的机器操作培训，并保持安全可控的工作环境。

此外，还必须对激光切割机及其部件进行维护，以降低潜在风险。

如何选择适合我需要的激光切割机？

在选择合适的激光切割机时，需要考虑许多因素。

例如，需要切割的材料。材料的厚度和尺寸、预算限制以及所需的切割精度。

您应评估不同的机器型号、功率输出和软件功能，以确定哪种机器适合您的加工需求。

VI. 总结

激光切割机采用大功率激光，可在多个领域进行精确、高效的切割。

火焰和熔融等各种切割技术正日益成为现代制造和生产中不可或缺的技术。

ADH 的激光切割机在金属加工、钣金制造和各种机械工程应用中提供了无与伦比的精度和效率。

立即行动，改变您的生产流程！

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