隨著(zhù)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，激光加工越來(lái)越常見(jiàn)，激光切割作為一種加工手段廣泛應用于各種金屬及非金屬的材料的加工中。采用傳統的剪床、沖床、線(xiàn)切割、等離子切割、火焰切割、水切割、電化學(xué)腐蝕等加工方式，會(huì )存在變形大，精度差，耗材昂貴，不環(huán)保，柔性化程度低等問(wèn)題。采用激光切割可大大減少加工時(shí)間，降低加工成本，提高工件質(zhì)量，實(shí)現柔性化生產(chǎn)，生產(chǎn)過(guò)程中更節能環(huán)保。

　　根據行業(yè)信息反饋市場(chǎng)上對高反材料特別是銅、鋁及其合金的激光切割需求日趨旺盛。對此類(lèi)材料的加工精度和加工速度要求越來(lái)越高，對激光切割的穩定性要求更高。而銅、鋁及其合金由于自身的一些特性造成激光切割不易加工。正業(yè)激光始終堅持激光工藝的研發(fā)和探索，針對客戶(hù)對于銅、鋁合金切割的需求，通過(guò)不懈努力攻克了這一難題，為客戶(hù)提供了全面的銅、鋁合金精密激光加工解決方案。

　　激光切割原理

　　激光切割有兩種方式，一種是采用切割頭切割的方式，另一種是采用激光振鏡切割的方式。

　　切割頭切割方式如圖1中A所示，激光光束經(jīng)過(guò)聚焦鏡聚焦在加工工件上，高功率密度激光束使被照射的工件局部材料迅速熔化、汽化、燒蝕或達到燃點(diǎn)，同時(shí)高速輔助氣體與光束同軸吹出，將熔融物質(zhì)吹開(kāi)，激光切割頭與工件做相對運動(dòng)，從而實(shí)現材料的切割。切割頭切割方式適合切割0.15mm以上厚度的材料。

　　激光振鏡切割的方式如圖1中B所示, 激光光束經(jīng)過(guò)振鏡反射、F-θ透鏡聚焦后，照射在加工工件上，高功率密度激光束使被照射的工件局部材料迅速熔化、汽化，將材料穿透，振鏡電機帶動(dòng)振鏡旋轉，聚焦光斑在材料上移動(dòng)，從而實(shí)現將工件割開(kāi)。振鏡的切割方式適合切極薄的材料，例如電池行業(yè)用的銅箔、鋁箔。

　　A切割頭切割原理       B振鏡切割原理

　　圖1 激光切割原理

　　加工激光波長(cháng)的選擇

　　銅、鋁具有合金具有高反射率的特點(diǎn)，對激光的吸收率極低，同時(shí)還有良好的導熱性能。激光照射在此類(lèi)材料上，大部分能量會(huì )被反射出去，同時(shí)還會(huì )迅速的將被照射部分的熱量傳遞到周?chē)?。造成了銅、鋁合金材料激光切割極其困難，甚至不能被加工。下圖2為材料對不同波長(cháng)激光的吸收率比較。

　　圖2 材料對不同波長(cháng)激光吸收率比較

　　通過(guò)上圖的比較可以發(fā)現，銅鋁材料對10μm波長(cháng)附近的激光吸收率極低，因此10.6μm波長(cháng)的CO2激光不易切割此類(lèi)材料。事實(shí)上大部分高功率的CO2激光反射鏡材質(zhì)是銅，正是利用了銅的高反射率及高導熱性。如果采用較高功率的CO2激光，鋁及其合金能夠進(jìn)行加工，但是加工質(zhì)量和效率較低。

　　在355nm及532nm波長(cháng)附近的激光銅、鋁的吸收率都很高，但此類(lèi)激光器的功率較低，造成了激光切割速度較低，不能加工較厚的材料，如果加工極薄的銅箔鋁箔，加工效果好,但成本較高。

　　YAG激光的波長(cháng)為1064nm，銅、鋁的吸收率比CO2激光高，加工效率較高，但是YAG激光器需要經(jīng)常的進(jìn)行停機維護，更換易損的配件，光電轉換效率低，能耗高，需要較高的維護成本。

　　光纖激光的波長(cháng)為1070nm，銅鋁的吸收比CO2激光高，同時(shí)光纖激光器的輸出功率越來(lái)越高，且光纖激光器免維護，光電轉換效率高，較為節能，因此光纖激光成了銅、鋁合金的激光切割的最優(yōu)選擇。

　　激光加工銅鋁合金的優(yōu)勢

　　極薄的銅、鋁合金材料，厚度在0.15mm以下可以采用振鏡切割的方式，厚度稍大的可以采用切割頭切割的方式來(lái)加工。

　　加工的材料極薄時(shí)，例如鋰電行業(yè)用的電極，適宜使用較低功率的脈沖光纖激光器，可以使用振鏡的加工方式。激光器發(fā)出的激光經(jīng)過(guò)兩個(gè)振鏡反射，F-θ透鏡的聚焦，匯聚在材料表面。脈沖激光器的峰值功率極高，工件表面吸收高能量的激光后溫度急劇上升至沸點(diǎn)以上，部分材料以蒸汽的形式逸出，部分材料以液態(tài)形式噴出。兩個(gè)電機帶動(dòng)振鏡偏轉，激光的匯聚位置隨之移動(dòng)，將材料切開(kāi)。

　　脈沖光纖激光器可以有效的消除激光后返引起的激光器不穩定的問(wèn)題，可以高效穩定的對材料進(jìn)行加工。正業(yè)激光采用振鏡方式加工極薄的銅/鋁合金材料有以下優(yōu)點(diǎn)：

　　1、 加工速度快，振鏡負載輕，可以快速轉動(dòng)，加工復雜圖形效率高；

　　2、 可以實(shí)現卷對卷加工，在線(xiàn)加工；

　　3、 加工后邊緣平整，熱影響極??；

　　4、 可以實(shí)現柔性加工，更改切割樣式只需更改加工圖形；

　　5、 只需消耗少量電能，無(wú)需其他耗材。

　　稍厚的銅/鋁合金材料可以采用切割頭切方式。光纖激光經(jīng)過(guò)聚焦鏡聚焦，高能量密度的激光照射在工件上，一部分光被吸收，另一部分光被工件反射。工件表面吸收部分激光能量后溫度急劇升高，材料熔化、氣化，產(chǎn)生黑洞效應，使材料吸收率提高，更迅速的加熱切割區材料，使更多的材料融化、氣化，同時(shí)同軸吹出的氣體將融化、氣化的材料吹走，直至材料被激光穿透，形成穿孔。數控系統控制激光切割頭與工件做相對運動(dòng)，同時(shí)激光仍然與材料相互作用，持續將工件切割，直至工件完成加工。

　　在激光照射在工件表面還未融化材料或切割行進(jìn)過(guò)程中，部分激光會(huì )被工件反射，沿光路反射回激光器內部，引起激光器的功率不穩定，甚至導致激光器損壞。造成激光切割中斷，無(wú)法正常加工