摘要：在现代制造业中，激光切割技术是一种先进且常用的技术形式。为了实现激光切割技术在现代制造业中的合理运用，以满足实际运作及发展需求，文章针对该项技术的应用进行深入探讨，概述了激光切割技术的基本情况，介绍了激光切割技术主要类型，并探讨了激光切割技术在制造业中的具体应用及发展方向。经研究发现，激光切割技术在当今的金属材料加工、非金属材料加工以及其他材料加工中都具有较强的应用优势。希望通过本次的分析，可以为激光切割技术的应用与现代制造业的发展提供一定参考。

关键词：激光切割技术；汽化切割；熔化切割；反应熔化切割

随着现代制造业的不断发展，激光切割技术在其中的应用优势也开始日益突出。因此，制造业与技术人员一定要明确激光切割技术的基本情况及其主要类型，然后再以此为依据，结合实际的制造材料情况，对相应的激光切割技术加以合理应用。通过这样的方式，才可以充分发挥出其技术优势，满足制造业的实际生产加工需求，促进激光切割技术与现代制造业的协同发展。

1 激光切割技术概述

1.1 基本介绍

激光切割技术就是通过高功率密度激光束照射待切割材料，使材料迅速被汽化、烧蚀、熔化或达到燃点，蒸发形成微小孔洞。同时，借助与激光束同轴的辅助高压气体将熔融物质吹除，随着激光束的移动，孔洞连续形成宽度很窄的切缝，从而完成对被加工材料的切割[1]。激光切割技术基本应用原理如图1所示。

此项技术的主要优势有切割质量好、切割效率高、切割速度快、无须接触被加工材料以及适用性强等。凭借着这些优势，激光切割技术在现代制造领域中得到了广泛应用。

1.2 应用现状

因为激光切割技术具有非常好的适应性，可用来切割加工很多种材料，所以在当今的制造业中，尤其是在机械生产制造业中，激光切割技术的应用范围非常广泛。从切割材料的角度来看，激光切割技术在当前的主要应用方向有三个，一是用于切割金属材料，二是用于切割非金属材料，三是用于切割其他材料。无论是在何种材料的切割加工中，激光切割技术都表现出了非常显著的应用优势。因此，在现代制造业的发展过程中，激光切割技术的发展前景也非常广阔。

2 激光切割技术的主要类型

2.1 汽化切割技术

在激光切割应用技术中，汽化切割技术在制造业中的应用最为广泛。当该技术应用中的高功率密度激光束照射到待切割材料表面时，除了有少量的激光会被反射，其中的大部分激光都将会被切割面吸收，被切割的表面温度也会迅速达到材料的沸腾值，从而导致切割部位的材料汽化，并形成小孔。同时，在表面氧化等的影响作用下，喷出的蒸汽会将大部分熔融材料带走，最终在切割表面上形成一道很窄的汽化切口[2]。通常情况下，此项技术都借助于脉冲激光来实现，其主要应用范围是木料、陶瓷、塑料以及其他不熔化材料的切割加工。

2.2 熔化切割技术

熔化切割也是激光切割技术中的一个类型，在具体应用中，此项技术对激光功率的要求比较高。相较于汽化切割技术而言，在此项技术模式下，熔化物不是通过汽化来清除，而是通过辅助气体吹除。利用该切割技术，激光束在切割过程中不会受到蒸汽的影响，切口间隙里移动的激光束只会与前侧材料相互作用。另外，因为此种切割模式下应用的激光功率密度比较小，而且激光束会在被切割材料透射面上形成一个较大的斜面射角，将会使切割面实际吸收的激光能量不能满足其持续熔化需求，所以其熔化过程也应逐步进行，且最终切割形成的花纹呈波浪形[3]。目前，此项切割技术在可以和氧产生放热反应的材料切割中非常适用，比如铜和铝等。在熔化物的吹除工作中，常用的辅助气体主要为各类惰性气体。

2.3 反应熔化切割技术

反应熔化切割是借助激光束对被切割的材料或工件表面进行加热处理，使其表面温度达到燃点，再利用工业纯氧与被加工材料进行反应，使其释放出大量的热，最终在切缝位置形成熔融氧化物。在通过辅助气体吹除这些熔融氧化物时，其中一部分热量会被邻近材料吸收，使其温度逐渐升高，当温度达到燃点时，也会发生燃烧反应，进一步释放出更多的热量。这样，反应熔化切割过程就可以连续进行下去。相比较前两种激光切割技术而言，此种切割技术中应用的激光功率密度更低，通常只有汽化切割技术的1/20。在当前的机械制造领域中，此项激光切割技术主要用来对钛和钢等材料进行切割加工[4]。

3 激光切割技术

在制造业中的具体应用随着激光切割技术的应用和发展，此项技术在现代制造业中具有了越来越广泛的应用范围，同时也体现出了越来越显著的应用优势。就目前来看，激光切割技术在制造业中的主要应用方向如下。

3.1 金属材料加工

在现代制造业金属材料加工中，通过激光切割技术的合理应用，不仅可显著提升其加工效率，减少其加工成本，同时也可以进一步提升金属材料的加工精度，加工出更加精密的产品。但是在当前，由于受到技术自身的限制，该技术只适用于金属薄板材料的切割加工，并不适用于金属厚板材料加工。就目前的制造业切割加工工厂来看，二氧化碳激光器是最为常用的激光切割设备，其输出功率为2kW，可快速完成8 mm及以下厚度的不锈钢材料切割，也可以快速完成厚度在12 mm及以下的普通碳钢材料切割。

通过此项技术与设备的合理应用，不仅可显著提升制造业金属材料的切割加工效率，降低加工中的材料损耗，同时也可以使加工的产品具有更高质量。相较于传统的切割加工技术，经激光切割技术生产加工出的成品材料更加符合设计标准，通常情况下，其定位精度可控制在0.05 mm，其重复定位精度可控制在0.02 mm[5]。因此，随着制造业的不断发展，激光切割技术在金属材料加工领域的应用越来越广泛，成为现代制造业中的重要工艺之一，同时也进一步推动了制造业向高端化、数字化和智能化转型发展。

3.2 非金属材料加工

除了在制造业金属材料加工中比较适用，激光切割技术在非金属材料加工中也具有非常好的适用性。就目前的制造业领域来看，可以利用激光切割技术对合成非金属材料以及有机非金属材料等进行切割。与金属材料相比，非金属材料对激光具有较高的吸收率，因此在应用激光切割技术进行切割加工的过程中，也会获得较金属材料更高的生产加工效率。因此，激光切割技术也在非机械产品切割加工中得到了广泛应用，比如手表宝石上的轴孔加工以及非金属模板加工等[6]。

在这类材料的激光切割加工过程中，对不同非金属材料所使用的加工气体也有所差异。

激光切割加工中的非金属材料及切割参数如表1所示。通过以上加工参数的合理控制，才可以使激光切割技术在非金属材料切割加工中得以良好应用，尽最大限度确保其加工效率与加工精度，生产出更高质量的产品，并实现整体生产加工成本的控制。

3.3 机械模具加工

激光切割技术在机械模具生产制造领域主要体现在两大方向：一是用于钢板制作叠层模具，二是应用于薄板叠加形成的三维成型模具。对于钢板制叠层模具，切割加工时，工作人员可按该模型的设计标准，通过激光切割技术对厚度不超过6 mm的钢板进行高精度切割，以此完成整个叠层模具的生产加工。经实践应用发现，此项技术在钢板制叠层模具制造中花费的经济成本仅为普通机械加工模式的1/3左右，具有很好的经济效益。

同时，此项技术所加工的模具也具有非常高的精度，其精度一般可控制在±0.01 mm[7]。对于薄板叠成三维成型模具，在激光切割时，操作人员可以利用计算机辅助设计（CAD）、计算机辅助制造（CAM）等软件相结合的方式进行加工。通过这样的方式，不仅可有效确保此类机械模具的生产加工精度，也可以合理简化其设计与制造流程，从而使其具备更高的生产加工效率。

4 激光切割技术

在制造业中的发展方向虽然激光切割技术已经在现代制造业中得到了广泛应用，并发挥出了非常显著的应用优势。但是随着制造业自身的发展及其生产加工技术要求的不断提升，应用在其中的激光切割技术也需要得到进一步的发展。通过激光切割技术在当前制造业中的实践应用发现，目前的激光切割技术还存在一定的不足，比如受切割材料厚度的限制，无法对厚度较大的材料进行切割加工；激光切割设备具有较高的造价成本，一些中小型制造企业无法接受，从而使其推广效果不够理想；激光切割技术并未与当前很多先进的技术建立起有效联系，整体技术的操作与控制依然存在较大上升空间[8]。基于此，在未来制造业的发展中，激光切割技术应朝着以下方向发展：（1）采取合理的方法与措施，不断提升激光的切割能力，使其在厚度更大的材料中更具适应性，以此不断扩大其适用范围；（2）通过合理的技术改进、配套软硬件改进等方式来有效降低激光切割设备的造价成本，使其在更多制造企业中得到全面普及，从而获得更加理想化的应用与推广效果；（3）将现代的大数据技术、自动化技术与智能化技术引入激光切割技术的实践操作中，并以此为基础，完成相应的信息化、自动化与智能化激光切割控制系统构建，使激光切割技术得到更加信息化、自动化与智能化的控制，最大限度地提升其操控效果、加工效率与产品质量。通过这样的方式，才可以使激光切割技术在现代制造业中发挥出更好的应用优势，并与现代制造业一起，朝着更加先进的方向发展。

5 结束语

在当今的制造业领域中，激光切割技术发挥着非常显著的应用优势。基于此，相关企业、研究者与工作人员一定要加强激光切割技术的应用研究，明确其基本情况、主要原理与应用现状等，再结合现代制造业的实际生产加工需求，合理引入激光切割技术。同时应根据制造业未来的发展目标，采取合理的方法来创新激光切割技术，使其朝着更好的方向发展。通过这样的方式，才可以使激光切割技术在制造业领域中发挥出更好的应用优势，满足制造业中各种材料、工件等实际的生产加工要求，从而实现激光切割技术与现代制造业之间的协同可持续发展。

原文转载自：机械研究与应用

作者：胡延东 张晓明 白雪玲 杨立超

整理：镭落产投

转自：镭射落料

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