1引言

     20世紀(jì)20年代愛因斯坦提出的光受激輻射的概念預(yù)見了激光的產(chǎn)生，40年后的1960年美國工程師梅曼率先研制成功的第一臺紅寶石激光器標(biāo)志著激光的正式誕生，隨后，激光技術(shù)迅猛發(fā)展。繼固體激光器后，氣體激光器、化學(xué)激光器、染料激光器、原子激光器、離子激光器、半導(dǎo)體激光器、X射線激光器和光纖激光器相繼問世。應(yīng)用領(lǐng)域也擴(kuò)展到諸如電子、輕工、包裝、禮品、小五金工業(yè)、醫(yī)療器械、汽車、機(jī)械制造、鋼鐵、冶金、石油等，為傳統(tǒng)工業(yè)的技術(shù)改造和制造業(yè)的現(xiàn)代化提供先進(jìn)的技術(shù)裝備。

    由干篇幅限制，本文只介紹CO₂氣體激光加工技術(shù)在切斷、焊接、電子方面的應(yīng)用情況。

 2. 二氧化碳(C0₂)氣體激光的優(yōu)點(diǎn)  

    由于該激光是以CO₂氣體分子為介質(zhì)，放電而產(chǎn)生的激光，因而稱為二氧化碳(C0₂)氣體激光。此類激光既能連續(xù)發(fā)光，又能脈沖發(fā)光，輸出功率大，效率高。因而材料的切斷加工幾乎全部采用二氧化碳(CO₂)氣體激光。

    CO₂激光切斷是用聚焦透鏡(半透鏡)將CO₂激光束的焦點(diǎn)落在材料表面，使材料在瞬間熔化，同時(shí)用與激光束同軸的有一定壓力的氣體吹掉熔融物，從而形成切縫的切斷方式，如圖1所示。

    截止到2006年，CO₂激光加工技術(shù)能夠切割厚度在25 mm以下的鋼材，厚度在15 mm以下的鋁材。三菱電機(jī)公司激光加工機(jī)的極限切割能力如圖2, 3, 4所示。

    在切割速度方面，以1 mm厚的不銹鋼板為例，在保證50μm精度的前提下，切割速度可以提高到20 m/min。如果切割非金屬材料，比如說lmm厚的亞克力材料，切割速度可以提高到85 m/min以上。

    此切斷方式和其他方法相比，明顯的優(yōu)點(diǎn)是:

    (1)切割質(zhì)量好。切口寬度窄(一般為0.1-- 0.5mm)、精度高(一般孔中心距誤差0.1-0.4 mm，輪廓尺寸誤差0.1--0.5 mm)、切口表面粗糙度好(一般R₂為12.5--25μm)，切縫一般不需要再加工即可焊接。

    (2)切割速度快。例如采用輸出功率2kW的激光機(jī)，8 mm厚的碳鋼切割速度為1.6 m/min; 2 mm厚的不銹鋼切割速度為3.5 m/min，熱影響區(qū)小，變形極小。

    (3)清潔、安全、無污染。大大改善了操作人員的工作環(huán)境。

    激光器、冷卻器、機(jī)床、數(shù)控裝置，再加上一些附屬設(shè)備才能構(gòu)成一臺激光加工機(jī)。由此可見，生產(chǎn)CO₂激光加工機(jī)的廠家必須是強(qiáng)大的電氣綜合生產(chǎn)企業(yè)。否則只能外購關(guān)鍵設(shè)備，進(jìn)行拼裝，此類設(shè)備的售后服務(wù)存在著巨大的隱患。

    現(xiàn)在世界上能夠生產(chǎn)CO₂激光器的土要廠家有日本的二菱電機(jī)公司、FNUC公司、松下公司等，德國的Rofin公司等。

    而生產(chǎn)CO₂激光加工機(jī)的廠家有日木三菱電機(jī)公司、天田公司、馬扎克公司、日平富山公司、德國的Trumpf公司、意大利Prima公司、瑞士Bystronic公司、澳大利亞HG Laser Lab公司等。

    目前，三菱電機(jī)公司的CO₂激光加工機(jī)可實(shí)現(xiàn)全部關(guān)鍵設(shè)備自己生產(chǎn)，其他廠家還處于購買關(guān)鍵零部件、進(jìn)行拼裝的階段。