技术科普丨激光切割工艺特征及对比

2020-05-20 13:18:05 82



维嘉科普


激光切割工艺特征及对比

1917年,爱因斯坦就提出了受激辐射的概念。

1960年,梅曼成功运转了世界上第一台激光器。

自此人们研究了激光的特性,开始探索激光在加工领域中的应用。几年后,高功率的 CO2、YAG 激光器的发明,使激光加工变成现实。

目前激光加工作为先进制造技术已广泛应用于国民经济重要部门,对提高产品质量、劳动生产率、实现自动化、消除污染和减少材料消耗等起到重要的作用。如日本最先将激光切割系统引进汽车制造中,大大提高的劳动生产率。

激光切割是应用最广泛的一种激光加工技术,目前激光切割在激光加工中所占的比例超过了 70%。

原 理

激光具有高亮度、高单色性、高相干性以及方向性好的特性。激光切割原理一般指激光经过聚焦后照射到材料上,使材料温度急速升高至熔化或汽化,随着激光与被切割材料的相对运动,在切割材料上形成切缝从而达到切割的目的。 

优 点



激光加工属于非接触加工,因此无磨损,无机械应力,无形变,无耗材,无原材料浪费; 


激光能量集中,因此其热影响区小,对非加工部位没有影响,工件热变形极小;


激光能量密度高,加工速度快,生产效率高;


激光便于导向、聚焦、发散等,可以得到不同的光斑尺寸和功率密度,且激光易与数控系统配合,加工方法灵活,因此可以完成任何复杂的加工,如微细加工和局部选择加工; 


激光加工不受电磁干扰,加工质量稳定可靠;


激光加工无噪声、无污染,对环境没有危害。



主要特征



激光切割机是一种高能量、密度可控性好的无接触加工。

激光束聚焦后形成具有极强能量的很小作用点,把它应用于切割有许多特点。


1

激光光能转换成惊人的热能保持在极小的区域内,可提供:

〇 狭的直边割缝; 

〇 最小的邻近切边的热影响区;

〇 极小的局部变形。

2

激光束对工件不施加任何力,它是无接触切割工具,这意味:

〇 狭工件无机械变形;

〇 无刀具磨损,也谈不上刀具的转换问题;

〇 切割材料无须考虑它的硬度,也即激光切割机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。 

3

激光束可控性强,并有高的适应性和柔性,因而:

〇 与自动化设备相结合很方便,容易实现切割过程自动化; 

〇 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;

〇 与计算机结合,可整张板排料,节省材料。



与其他切割方式对比



与其他热切割方法相比,同样作为热切割过程,别的方法不能像激光束那样作用于一个极小的区域,结果导致切口宽、热影响区大和明显的工件变形。激光切割机能切割金属、非金属。


No.1

氧-可燃体(如乙炔)切割

这种方法主要用于切割低碳钢,由于它热输入影响大,切割速度低,很少被用来切割6mm以下要求尺寸精确的材料。

No.2

等离子切割

切割速度明显快于氧乙炔切割,但切割质量较差,切边顶部呈圆头状,切边明显起波浪形,还要防止电弧产生的紫外线辐射。它稍优于激光切割机之处在于适合切割较厚钢板和对光束反射率高的铝合金等。

No.3

模冲

大量生产零件用模冲方法成本低,生产周期短。但它对设计上的变化的适应性很差,新的模具需要长时间设计,造价高,对中、小规模的生产来说,激光切割的特点就会充分显示。另外,激光程控切割便于工件紧密编排,节省材料,而模冲则需要每个工件周围预留材料。

No.4

复杂零件分段冲切

一般情况下,冲床经常要冲切比模具尺寸大得多的工件,有些工件还很复杂,这就导致切边呈许多小贝壳状刃口,需要第二次预备性加工整修。另外冲头会形成比激光切割机宽得多的切口,产生大量铁屑。

No.5

锯切

切割薄金属,其速度明显比激光切割慢,而且激光作为一个灵活的无接触、仿形切割工具,可从材料的任何一点开始切向任何方向切割。这一点,锯切是难以做到的。

No.6

电加工

一般,有利用电腐蚀或熔解效应的电火花和电化学加工两种方法,用于坚硬材料的精细加工,切口粗糙度较好,但切割速度要比激光切割机速度慢几个数量级。

No.7

水切割

可切割许多金属材料,但费用很高。



维嘉

激光切割机特点



维嘉Super-UVR系列采用先进环保、节约成本的紫外激光切割技术,具有以下技术特征:


NO.1

维嘉UV激光切割机所采用的UV激光波长很短,可以适用于大多数的材料加工,例如于覆盖膜、PI补强板、柔性电路板及软硬结合板等材料的开盖、开窗、分板和成型切割应用。


NO.2

维嘉UV激光切割机切割位置边缘很光滑,没有毛刺存在(表面粗糙度基本在3 µm左右),并在适当调节参数后,可令碳化程度最弱,碳化颗粒小而均匀。


NO.3

维嘉UV激光切割机会精确切割从多层电路板中分离出来的目标层的盲槽。在该区域内,目标层与其上面所覆盖的材料不可形成连接。


NO.4

维嘉采用先进的光机系统设计,自动化程度较高,保证了7x24小时连续生产,维护费用低。其中激光加工数据智能分区功能,可以同时提高加工效率和精度(±20 μm),使产品的交付时间大大提前。


NO.5

维嘉UV激光切割机设备具备台面激光功率自动测量、容差判定的功能,能自动校准精度和功率,实现定深盲锣功能。


NO.6

维嘉UV激光切割机设备具备基板偏置、旋转及涨缩校正的功能。



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