鐳射切管提高效率8~20倍了，還不算完美的技術？

☞ 這是金屬加工（mw1950pub）釋出的第

14137

篇文章

編者按

管材是日常生活中不可或缺的部件，如何提高其加工質量和效率是製造業面臨的一個重要問題。近年來，鐳射切割管材成為了機加領域的熱門技術，不少知名企業不斷推出相關產品和解決方案。為什麼鐳射切管如此受到重視？它在管材加工中佔有什麼地位？今天我們就來聊聊有關鐳射切管的那些事。

為什麼選擇鐳射切管？

除了鐳射切割，管材加工的傳統切割方法還有手工切割、滾輪擠壓、鋸床切割、砂輪切割、氣焊切割等。然而，比起這些方法，鐳射切割在加工質量和效率、節省人力、減少毛刺等方面都具有顯著優勢。專業的鐳射切管機對單根管材的加工自動化程度更高，可以看看下面的影片瞭解一下。

影片資料，建議WiFi觀看

影片中正在進行加工工作的就是鐳射切管機。我們可以看到，鐳射切管機是由數控系統控制，以管材軸向運動作為X軸、管材旋轉作為A/B軸、切割頭水平移動作為Y軸，切割頭為Z軸。加工需求有改變時，只需調整程式設計即可。如果搭載自動上下料系統，就能讓原本複雜的加工過程一步到位。

使用鐳射切割管材的優勢在於，第一，切邊的熱效應很小，工件幾乎不會產生變形；第二，它是一種無接觸加工方式，不會對工件施加壓力，也就不會造成變形或磨損的問題；第三，鐳射束可控，適應性和靈活性更高；第四，切割效率可提高8~20倍，同時節省15%~30%的材料損耗。

CO2鐳射 vs 光纖鐳射

CO2鐳射和光纖鐳射是切割領域中最常用的兩種鐳射。CO2鐳射的工作原理是CO2氣體在高頻高壓下受到激發產生鐳射，經過諧振腔中的偏振鏡後反射聚焦進行切割。

CO2鐳射原理圖

1。鐳射發生器 2。驅動單元反射鏡 3。光路

4、5、6。角度反射鏡 7。聚焦透鏡

除了銅材料由於反射性高，會使鐳射全部反射回鐳射器之外，CO2鐳射可以切割絕大部分金屬材料，還可以切割半導體、非金屬材料等。然而，這種技術會受到反射鏡距離範圍限制，而且反射鏡需要維護和校準。由於CO2的氣體純度問題，諧振腔也需要定期清理。對於一個數千瓦級二氧化碳系統來說，這些工作每年至少花費2萬美元。在這種情況下，光纖鐳射就有了用武之地。

光纖鐳射的鐳射源是多模泵浦二極體，透過分支在諧振腔調整後耦合進單根光纖形成鐳射。

光纖鐳射原理圖

1。鐳射源 2。諧振腔 3。冷卻系統 4。光路

與CO2鐳射相比，光纖鐳射沒有範圍限制，可以加工銅材料，維護成本更低，最重要的是可以在光電轉換效率達到25%以上的同時大大提高切割速度（一般CO2鐳射的光電轉換效率為10%左右）。

光纖鐳射的侷限性在於基本不能切割非金屬材料，另外，光纖鐳射的穿孔時間比CO2鐳射長，對於切割較厚的材料沒有優勢。雖然近年來光纖鐳射發展迅猛，但依然無法完全取代CO2鐳射技術。

鐳射切管是完美技術嗎？

當然不是。管材切割時，尤其是小直徑方管，熔渣會附著在管內壁，產生的大部分熱量被工件吸收。如果切割密度較大，管材有可能過熱，出現過燒現象，影響切口質量。除此之外，割縫熱場複雜、冷卻困難、切割熔渣易堵塞等也是需要深入研究的問題。

對於管材加工領域的熱門產品鐳射切管機，這項技術在十幾年前還一直掌握在國外企業手中。我國高效專業的鐳射切管裝置從2008年之後才開始正式成長起來，但發展速度十分可觀。除了德國通快、義大利BLM等外國企業，大族鐳射、宏山鐳射等國內鐳射製造商已經具備了替代我國市場中進口產品的能力，並廣泛出口到國際市場。

從這些代表企業推出的產品可以看出，目前針對鐳射切管機的研究和改進重點包括以下幾點：

1.應用多樣性

在實際應用中，管材常常有不同的壁厚和截面形狀，這兩點對裝置夾具的夾持效果提出了很高要求。夾持力太小，管材會發生竄動，產生加工偏差；夾持力太大，會導致管材變形。目前的鐳射切管機已經可以做到加工標準管材時，根據材質壁厚自適應快速調節夾緊力。也有利用感測器監控，使自定心卡盤能夠適應任何管材幾何形狀的技術。