最新的激光加工技术EM

1引言

     20世纪20年代爱因斯坦提出的光受激辐射的概念预见了激光的产生，40年后的1960年美国工程师梅曼率先研制成功的第一台红宝石激光器标志着激光的正式诞生，随后，激光技术迅猛发展。继固体激光器后，气体激光器、化学激光器、染料激光器、原子激光器、离子激光器、半导体激光器、X射线激光器和光纤激光器相继问世。应用领域也扩展到诸如电子、轻工、包装、礼品、小五金工业、医疗器械、汽车、机械制造、钢铁、冶金、石油等，为传统工业的技术改造和制造业的现代化提供先进的技术装备。

    由干篇幅限制，本文只介绍CO₂气体激光加工技术在切断、焊接、电子方面的应用情况。

 2. 二氧化碳(C0₂)气体激光的优点  

    由于该激光是以CO₂气体分子为介质，放电而产生的激光，因而称为二氧化碳(C0₂)气体激光。此类激光既能连续发光，又能脉冲发光，输出功率大，效率高。因而材料的切断加工几乎全部采用二氧化碳(CO₂)气体激光。

    CO₂激光切断是用聚焦透镜(半透镜)将CO₂激光束的焦点落在材料表面，使材料在瞬间熔化，同时用与激光束同轴的有一定压力的气体吹掉熔融物，从而形成切缝的切断方式，如图1所示。

    截止到2006年，CO₂激光加工技术能够切割厚度在25 mm以下的钢材，厚度在15 mm以下的铝材。三菱电机公司激光加工机的极限切割能力如图2, 3, 4所示。

    在切割速度方面，以1 mm厚的不锈钢板为例，在保证50μm精度的前提下，切割速度可以提高到20 m/min。如果切割非金属材料，比如说lmm厚的亚克力材料，切割速度可以提高到85 m/min以上。

    此切断方式和其他方法相比，明显的优点是:

    (1)切割质量好。切口宽度窄(一般为0.1-- 0.5mm)、精度高(一般孔中心距误差0.1-0.4 mm，轮廓尺寸误差0.1--0.5 mm)、切口表面粗糙度好(一般R₂为12.5--25μm)，切缝一般不需要再加工即可焊接。

    (2)切割速度快。例如采用输出功率2kW的激光机，8 mm厚的碳钢切割速度为1.6 m/min; 2 mm厚的不锈钢切割速度为3.5 m/min，热影响区小，变形极小。

    (3)清洁、安全、无污染。大大改善了操作人员的工作环境。

    激光器、冷却器、机床、数控装置，再加上一些附属设备才能构成一台激光加工机。由此可见，生产CO₂激光加工机的厂家必须是强大的电气综合生产企业。否则只能外购关键设备，进行拼装，此类设备的售后服务存在着巨大的隐患。

    现在世界上能够生产CO₂激光器的土要厂家有日本的二菱电机公司、FNUC公司、松下公司等，德国的Rofin公司等。

    而生产CO₂激光加工机的厂家有日木三菱电机公司、天田公司、马扎克公司、日平富山公司、德国的Trumpf公司、意大利Prima公司、瑞士Bystronic公司、澳大利亚HG Laser Lab公司等。

    目前，三菱电机公司的CO₂激光加工机可实现全部关键设备自己生产，其他厂家还处于购买关键零部件、进行拼装的阶段。