激光切割產業(yè)發(fā)展及未來前景分析

激光切割一直是激光加工應用最廣泛的一項技術待秃，脈沖激光適用于金屬材料，連續(xù)激光適用于非金屬材料搬味，后者是激光切割技術的重要應用領域。與計算機控制的自動設備結合蟀拷，激光束具有無限的仿形切割能力碰纬，切割軌跡修改方便。激光切割無機械變形问芬、無刀具磨損悦析，容易實現(xiàn)自動化生產。   　　激光切割廣泛應用于鈑金加工此衅、金屬加工她按、廣告制作、廚具炕柔、汽車酌泰、燈具、鋸片匕累、升降電梯陵刹、金屬工藝品、紡織機械欢嘿、糧食機械衰琐、眼鏡制作、航空航天炼蹦、醫(yī)療器械羡宙、儀器儀表等行業(yè)。特別是在鈑金加工行業(yè)中已取代傳統(tǒng)加工方式掐隐，深受行業(yè)用戶的青睞狗热。   　　一钞馁、激光切割工藝   　　激光切割利用高功率密度激光束照射被切割材料，使材料很快被加熱至汽化溫度匿刮，蒸發(fā)形成孔洞僧凰，隨著光束對材料的移動，孔洞連續(xù)形成寬度很窄的（如0．1mm左右）切縫熟丸，完成對材料的切割训措。   　　激光切割可分為激光汽化切割、激光熔化切割光羞、激光氧氣切割和激光劃片與控制斷裂四類绩鸣。   　　1、激光汽化切割   　　利用高能量密度的激光束加熱工件纱兑，使溫度迅速上升呀闻，在非常短的時間內達到材料的沸點，材料開始汽化萍启，形成蒸氣。這些蒸氣的噴出速度很大屏鳍，在蒸氣噴出的同時勘纯，在材料上形成切口。材料的汽化熱一般很大钓瞭，所以激光汽化切割時需要很大的功率和功率密度驳遵。   　　激光汽化切割多用于極薄金屬材料和非金屬材料（如紙、布山涡、木材堤结、塑料、橡皮鸭丛、泡沫等）的切割竞穷。超短脈沖激光使這項技術可以應用于其他材料。金屬中的自由電子吸收激光并劇烈升溫鳞溉。激光脈沖不與熔融的粒子和等離子體反應瘾带，材料直接升華，沒有時間將能量以熱量的形式傳給周圍材料熟菲。皮秒脈沖燒蝕材料時沒有明顯的熱效應看政，沒有熔化和毛刺形成。   　　2抄罕、激光熔化切割   　　激光熔化切割時允蚣，用激光加熱使金屬材料熔化，然后通過與光束同軸的噴嘴噴吹非氧化性氣體（Ar呆贿、He嚷兔、N等），依靠氣體的強大壓力使液態(tài)金屬排出，形成切口谴垫。激光熔化切割不需要使金屬完全汽化章母，所需能量只有汽化切割的1／10。   　　激光熔化切割主要用于一些不易氧化的材料或活性金屬的切割翩剪，如不銹鋼乳怎、鈦、鋁及其合金等前弯，也可以用于切割其他可熔材料蚪缀，例如陶瓷。   　　3恕出、激光氧氣切割（火焰切割）   　　激光氧氣切割原理類似于氧乙炔切割询枚。它是用激光作為預熱熱源，用氧氣等活性氣體作為切割氣體浙巫。噴吹出的氣體一方面與切割金屬作用金蜀，發(fā)生氧化反應，放出大量的氧化熱的畴；另一方面把熔融的氧化物和熔化物從反應區(qū)吹出渊抄，在金屬中形成切口。由于切割過程中的氧化反應產生了大量的熱丧裁，所以激光氧氣切割所需要的能量只是熔化切割的1／2护桦，而切割速度遠遠大于激光汽化切割和熔化切割。激光氧氣切割主要用于碳鋼煎娇、鈦鋼以及熱處理鋼等易氧化的金屬材料二庵。   　　4、激光劃片與控制斷裂   　　激光劃片是利用高能量密度的激光在脆性材料的表面進行掃描缓呛，使材料受熱蒸發(fā)出一條小槽催享，然后施加一定的壓力，脆性材料就會沿小槽處裂開哟绊。激光劃片用的激光器一般為Q開關激光器和CO2激光器睡陪。   　　控制斷裂是利用激光刻槽時所產生的陡峭的溫度分布，在脆性材料中產生局部熱應力匿情，使材料沿小槽斷開兰迫。   　　二、激光切割工藝及設備對比   　　三炬称、激光切割機市場發(fā)展現(xiàn)狀分析   　　在現(xiàn)代工業(yè)生產中汁果，激光切割更被廣泛應用于鈑金、塑料玲躯、玻璃据德、陶瓷鳄乏、半導體以及紡織品、木材和紙質等材料加工棘利，在各大重工業(yè)輕工業(yè)領域的應用也不斷普及橱野。激光切割占工業(yè)激光加工的40％以上，是激光加工行業(yè)中最重要的一項應用技術善玫。   　　激光切割在工程機械行業(yè)應用方面水援，2010年之前，由于激光切割設備價格高昂茅郎，一臺大幅面激光切割機（配備4 kW激光器）售價近600萬元人民幣蜗元，國內采用大幅面激光切割機的企業(yè)并不多。   　　2003年到2009年間系冗，在工業(yè)加工要求不斷提升到推動下奕扣，國內企業(yè)積極引進激光切割設備，如合肥日立引進5臺大覆蓋激光切割機掌敬、2臺小覆面激光切割機惯豆，三一重工確立了在3年內引進27臺套大覆面面激光切割機計劃。通過2008年和2009年的引進奔害，已有15臺套的激光切割機楷兽，配備于昆山重機、沈陽三一等企業(yè)舀武。徐工拄养、山推等企業(yè)不甘落后相繼引用了激光切割機离斩。2009年中旬激光微加工系統(tǒng)制造商JPSA計劃把制造車間的面積擴大一倍银舱，提高公司制造激光微加工（激光雕刻）系統(tǒng)的產能，以滿足生產太陽能（包括千瓦級）面板制造廠家的需求跛梗。   　　2011年以后寻馏，國內激光企業(yè)大力發(fā)展大功率光纖激光切割機，由于大功率光纖激光加工具有獨特的加工優(yōu)勢核偿，加工成本大幅下降诚欠，同時結合多種靈活的付款方式，目前越來越多的鈑金加工企業(yè)漾岳、廚衛(wèi)制造企業(yè)以及汽車部件加工企業(yè)越來越多的使用激光切割機轰绵。最近幾年激光加工設備得以快速普及，2017年我國激光切割成套設備銷售量超過2．5萬臺尼荆。   　　2017年全球激光加工設備市場規(guī)模為313．7億美元左腔，同比增長12％。2017年中國激光設備市場銷售總規(guī)模超過442億元捅儒，其中激光切割設備占全國工業(yè)激光加工設備市場規(guī)模的46％液样。   　　2017年中國激光切割設備市場規(guī)模為203億元振亮，增長率為23％，其中中小功率激光切割設備市場銷售規(guī)模一直保持較高的增長速度鞭莽，其核心激光器實現(xiàn)了較高的國產化率坊秸。大功率激光切割機相比于中低功率激光切割機發(fā)展較晚，對國外進口依賴較大澎怒，進口高功率激光器價格居高不下褒搔，設備價格依然非常高，市場增幅相對較低丹拯。   　　近幾年站超，國產激光切割機技術有了突破性的發(fā)展，并朝著高功率乖酬、高精度死相、大幅面的方向挺進。在中國智能制造大背景下咬像，工業(yè)領域都呈現(xiàn)從傳統(tǒng)加工向高端制造轉型的態(tài)勢算撮，中國激光切割領域市場規(guī)模將一直保持著高速發(fā)展的趨勢。