CO2激光切割加工的工業應用

世界第一臺CO2激光切割機是二十世紀七十年代的誕生的。三十多年來,由于應用領域的不斷擴大,CO2激光切割機不斷改進,目前國際國內已有多家企業從事生產各種CO2激光切割機以滿足市場的需求,有二維平板切割機、三維空間曲線切割機、管子切割機等。國外知名企業有德國Trumpf公司、意大利Prima公司、瑞士Bystronic公司、日本Amada公司、MAZAK公司、NTC公司、澳大利亞HG Laser Lab公司等。目前國內能提供平板切割機的企業有上海團結普瑞瑪公司、沈陽普瑞瑪公司、濟南捷邁公司、武漢楚天公司等。根據美國激光工業應用權威雜志“Industrial LaserSolution”2000年度報告統計：1999年全世界共銷售的激光切割系統（主要是CO2激光切割系統）為3325臺,共11.74億美元。據不完全統計我國目前每年生產CO2激光切割機近100臺,共1.5億元人民幣。雖然激光切割的發展趨勢較快,但應用水平與發達國家相比差距較大。至2003年我國已在工業生產中使用的CO2激光切割系統累計已達500臺左右,約占全世界正運行系統總量的1.5%。

CO2激光切割加工系統的購置著主要是兩類

單位：一類是大中型制造企業,這些企業生產的產品中有大量板材需要下料、切料,并且具有較強的經濟和技術實力；

另一類單位是加工站（國外稱Job Shop）,加工站是專門對外承接激光加工業務的,自身無主導產品。它的存在一方面可滿足一些中小企業加工的需要；一方面在初期對推廣應用激光切割技術起到宣傳示范的作用。1999年美國全國共有激光加工站2700家,其中51%從事激光切割工作。八十年代我國激光加工站主要從事激光熱處理工作,九十年代后,激光切割及攻站逐步增加。在此基礎上隨著我國大中型企業體制改革的深入和經濟實力的增強,越來越多的企業將采用CO2激光切割技術。從目前國內應用情況分析,CO2激光切割廣泛應用于12mm厚的低碳鋼板;6mm厚的不銹鋼板及；20mm厚的非金屬材料。對于三維空間曲線的切割,在汽車、航空工業中也開始獲得了應用。目前適合采用CO2激光切割的產品大體上可歸納為三類：

第一類：從技術經濟角度不宜制造模具的金屬鈑金件,特別是輪廓形狀復雜,批量不大,一般厚度;12mm的低碳鋼、;6mm厚的不銹鋼,以節省制造模具的成本與周期。已采用的典型產品有：自動電梯結構件、升降電梯面板、機床及糧食機械外罩、各種電氣柜、開關柜、紡織機械零件、工程機械結構件、大電機硅鋼片等。

第二類：裝飾、廣告、服務行業用的不銹鋼（一般厚度3mm）或非金屬材料（一般厚度20mm）的圖案、標記、字體等。如藝術照相冊的圖案,公司、單位、賓館、商場的標記,車站、碼頭、公共場所的中英文字體。

第三類：要求均勻切縫的特殊零件。最廣泛應用的典型零件是包裝印刷行業用的模切版,它要求在20mm厚的木模板上切出縫寬為0.7~0.8mm的槽,然后在槽中鑲嵌刀片。使用時裝在模切機上,切下各種已印刷好圖形的包裝盒。國內近年來應用的一個新領域是石油篩縫管。為了擋住泥沙進入抽油泵,在壁厚為6~9mm的合金鋼管上切出0.3mm寬的均勻切縫,起割穿孔處小孔直徑不能0.3mm,切割技術難度大,已有不少單位投入生產。

國外除上述應用外,還在不斷擴展其應用領域。

（1）采用三維激光切割加工系統或配置工業機器人,切割空間曲線,開發各種三維切割軟件,以加快從畫圖到切割零件的過程。

（2）為了提高生產效率,研究開發各種專用切割系統,材料輸送系統,直線電機驅動系統等,目前切割系統的切割速度已超過100m/min。

（3）為擴展工程機械、造船工業等的應用,切割低碳鋼厚度已超過30mm,并特別注意研究用氮氣切割低碳鋼的工藝技術,以提高切割厚板的切口質量。因此在我國擴大CO2激光切割的工業應用領域,解決新的應用中一些技術難題仍然是工程技術人員的重要課題。