激光切割是一種新型的熱切割方法，為熱切割不銹鋼的后起之秀。它是利用激光束的高能量對工件進(jìn)行熱切割的方法。它可用來切割金屬和非金屬材料，有人把激光束稱為“切割刃具”也并非夸張。工業(yè)生產(chǎn)中常用的激光切割方法，按切割機(jī)理可分為激光氣化切割、激光熔化切割和激光氧氣切割。幾種熱切割方法的能量密度比較見表6-19。從表中可以看出，激光切割的能量密度最高。

一、激光切割的特點

 1. 切割時熱變形小

   由于它的切割能量密度高，可實現(xiàn)精度切割，切割后零件的變形小、不需要機(jī)械加工就可直接使用。

 2. 切割面質(zhì)量好

   切割精度可小到0.1～0.2mm，切割表面粗糙度可達(dá)到Ra十幾微米，切口很窄，特別是切割熱影響區(qū)寬度僅為0.01～0.1mm，不會影響材料的性能。

 3. 切割速度快

   當(dāng)采用輸出功率2kW激光器切割10mm以下的鋼板時，其切割速度能達(dá)到等離子弧切割的水平。

 4. 切割各種材料

   它不僅能切割鋼板和非鐵材料，而且同樣可以切割塑料、皮革和纖維布等非金屬材料。

 5. 良好的切割環(huán)境

   切割時沒有強(qiáng)烈輻射、噪聲和環(huán)境污染，為操作者身體健康創(chuàng)造了較好的工作環(huán)境。

   激光切割同氧丙烷或火焰切割及等離子弧切割在性能上比較見表6-20。

二、切割設(shè)備與工藝

  切割設(shè)備有CO₂氣體激光器和釔鋁石榴石固體激光器兩種，其主要技術(shù)見表6-21。

  輔助氣體的種類隨材質(zhì)不同而異，對于切割可燃材料和要求避免氧化的金屬，使用惰性或中性氣體；對于一般金屬材料的切割，則可采用氧氣。常用激光氧氣切割碳鋼、不銹鋼、鈦及鈦合金、鋁及鋁合金等金屬材料。

  激光氧氣切割類似于氧燃?xì)饣鹧媲懈?，用激光能量對被切割材料進(jìn)行加熱達(dá)到燃點，并在氧氣流中燃燒，所產(chǎn)生的熔渣又被氧氣流從切口中排除。上述氧化反應(yīng)的附加熱又使切割速度和切割質(zhì)量得到明顯提高，對完全可氧化金屬，其切割速度比氧燃?xì)饣鹧媲懈钏俣饶芴岣呒s10倍。常用的激光氧切割的割槍示意圖如圖6-16所示。

  由于激光切割工藝具有切口精度高、質(zhì)量高和切割速度快等優(yōu)勢，激光切割機(jī)在國內(nèi)外都有應(yīng)用，而手工和普通機(jī)械激光切割機(jī)尚未進(jìn)入工業(yè)性實用階段，現(xiàn)在全部采用

  數(shù)控系統(tǒng)控制的。數(shù)控激光切割機(jī)的主要構(gòu)件有：門式機(jī)架、激光器、導(dǎo)光系統(tǒng)、激光切割頭、CNC控制及驅(qū)動系統(tǒng)、供氣系統(tǒng)、排煙除塵系統(tǒng)等。國內(nèi)外著名焊割設(shè)備制造廠家均能生產(chǎn)出高質(zhì)量的數(shù)控激光切割設(shè)備，切割不銹鋼最大厚度可達(dá)16mm。

三、激光器切割的發(fā)展

  目前釔鋁石榴石固體激光器功率一般為幾百瓦（主要用于焊接），只能切割厚度1～2mm以下的薄件金屬。最近美國研制出一種新型的釔鋁石榴石固體激光器，其激光束在工件上能產(chǎn)生出比一般結(jié)構(gòu)激光器高40倍的能量密度，使切割能力大為提高，能割穿厚達(dá)38mm的超耐熱合金材料或在厚為25.4mm的金屬件上打孔（打穿孔時間只需2s)。

  CO₂氣體激光器的輸出功率一般在1.5kW以下，可用于切割厚為10mm以下的碳鋼和各種有色金屬。日本開發(fā)出一種功率為5kW的CO氣體激光器，其激光波長是CO2氣體激光器的一半左右，而能量密度則為后者的4倍之多，可以切割厚板。

  為了推廣應(yīng)用激光切割技術(shù)，在切割設(shè)備方面也取得了較大進(jìn)展。有割炬固定、平臺移動的切割器。其平臺有2～5個自由度，平臺移動利用數(shù)控和可預(yù)編程序方式，并能與CAD（計算機(jī)輔助設(shè)計）系統(tǒng)連接。英國研制出的切割機(jī)，是在門架上移動的CO₂激光切割裝置，也是數(shù)控的，激光切割頭能做5個自由度（沿X、Y、Z坐標(biāo)的直線運動、旋轉(zhuǎn)和傾斜）運動，可實行三個方向的切割。

  激光切割廣泛用于不銹鋼、鈦及鈦合金、鋁及鋁合金和超耐熱合金的切割。在核工業(yè)、航空航天工業(yè)應(yīng)用較多，最近在汽車的外殼板切割中也已開始使用激光切割技術(shù)，由機(jī)器人操作。