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摘 要：随着切割技术的发展，激光切割已经在非金属切割领域中占据重要地位。本文对现今激光切割橡胶应用实例进行了简要分析。
关键词：激光切割 橡胶 应用
传统的非金属切割方法，是利用刀具进行切割。这种方法不仅费时，刀具使用一段时间后还会有磨损。相对于传统切割方式，激光切割缝隙更小，速度更快，更能够省去大部分材料，加工效果好，精准度高，因此相信在未来的切割方式选择中，激光切割将是大众的需求。
1.激光切割原理
激光切割是通过把高功率密度激光束聚焦后照射在工件上，使被照射的材料迅速熔化、汽化、烧蚀或达到燃点，同时借助与光束同轴的高速气流吹除熔融物质，从而将工件割开。激光切割属于热切割方法之一。激光可以切割多种材料，如亚克力、刀模板、布料、皮革等，因此激光切割是一种在多行业切割中的新型方案。在非金属激光切割领域中，CO2激光的应用较为普遍。
2.应用举例
2.1橡胶工业用激光切割垫圈
英国橡胶工业部门安装了一台英国邓洛普精密橡胶部生产的首批激光切割机。该系统主要用于将模压垫圈切割成飞机制造商所要求的精密复杂形状。
这种激光切割机采用 4级 激光器。它包括费兰蒂公司的激光振荡器，装在Wadkin公司的X-Y轴数控台上，台的工作区为2.6m*1.25m。过去生产的垫圈是由装配工用冲压及模具技术改制成所需形状的未切割的 3m 毛坯。这种新装置可使该部能比以前更精密地切割垫圈并提供成品部件。
用激光对导电橡胶垫进行加工，还可以采用这种系统（如右图所示）：加工装置包括激光器，扩束镜，反射镜，切割头及样品移动平台。激光器产生的激光，首先进入安装于激光器输出端用于扩展激光束直径的扩束镜，依次经过安装于扩束镜输出端用于改变激光行进方向的反射镜及安装于反射镜下方的切割头中的聚焦镜，入射到安装于F-theta镜下方的移动平台上固定的待加工导电橡胶上，通过程序控制移动平台上导电橡胶的移动，激光加工出所需要的产品形状。由于激光加工精度高、速度快，因此解决了传统机械加工即模具加工精度有限、成型周期长的问题。
2.2激光切削带电导线绝缘外皮
采用CO2激光切削带电导线绝缘外皮（如右图所示），该装置主要针对高压供电线路的带电接引作业。切削装置包括CO2激光器、左光路系统、右光路系统、控制系统和悬挂机构。左光路系统和右光路系统通过悬挂机构对称悬挂于带电导线两侧，CO2激光器设置在下方；左光路系统由左路反射镜组和左路振镜盒组成；右光路系统由右路反射镜组和右路振镜盒组成；CO2激光器、左路振镜盒、右路振镜盒和反射镜移动装置分别连接控制系统。此装置利用CO2激光对橡胶和金属不同的物理烧灼特性，以及振镜盒对激光束的引导作用，双光路系统从两侧分别在带电导线绝缘外皮上切削“H”形切口，通过精准对接实现对绝缘外皮的完整切削；用1个CO2激光器实现双光路分时工作，并可实现全方位远程监控。
2.3激光切割内含钢丝橡胶复合体
内含钢丝橡胶复合体材料是我国某些橡胶工厂研究的汽车拖拉机轮胎的新型材料，由橡胶和钢丝绳两部分组成，钢丝绳外面包裹橡胶，钢丝绳直径为1.2毫米，由40根直径0.15毫米的钢丝组成。对这种材料进行激光切割的设备是数控激光切割机（如右图所示），激光束通过导光系统中的砷化镓透镜聚焦，使光斑直径达到0.1毫米左右，聚焦后的光斑照射在工作台的工件上，其功率密度非常高，材料表面上温度达到上万度，使其溶化和气化，形成裂缝。加上同轴吹起，吹走切缝中的熔融气化溅射物及灰尘，达到切割目的。工作台传动机构由控制系统按照所加工零件的外形进行控制，使进给速度均匀。在切割非金属材料时，一般采用长焦距；而切割1-6毫米厚的材料采用短焦距为好。小于10厘米為短焦距，大于20厘米为长焦距，中间为过度焦距。橡胶是易燃材料，选用的辅助气体是惰性气体，如氩气或氮气等。对厚度为4毫米的这种材料切割时，选择CO2激光器的功率为350～400瓦，并选用合适的透镜焦距和气体种类，调节适当的气体压力，切割速度可达1.5～1.7米/分，且材料切割面光洁，无烧焦硫化现象。采用激光切割此种材料，工序简单，切口光洁，无毛刺，可以实现流水线生产。
2.4用激光实现非金属增强件的升华
为了实现例如芳纶或PET（聚对苯二甲酸乙二醇酯）纤维形成的非金属增强件的升华，选择使用CO2激光束以及具有至少100W的功率和9350纳米和10740纳米之间的波长的发射源。
总结：本文对现今激光切割橡胶应用实例进行了简要分析。包括橡胶工业用激光切割垫圈、激光切削带电导线绝缘外皮、激光切割内含钢丝橡胶复合体和用激光实现非金属增强件的升华。用激光对导电橡胶垫进行加工时，由于激光加工精度高、速度快，因此解决了传统机械加工即模具加工精度有限、成型周期长的问题。采用CO2激光切削带电导线绝缘外皮能够在10kV供电线路不停电情况下进行接引，即带电接引作业。采用激光切割内含钢丝橡胶复合体，工序简单，切口光洁，无毛刺，可以实现流水线生产。
参考文献：
[1]章新泰.激光切割内含钢丝橡胶复合体材料试验.内燃机制造技术.1986（2）：20-23
[2]用激光进行切割加工.激光与光电子学进展.1973（2）：25-30
关键词：激光切割 橡胶 应用
传统的非金属切割方法，是利用刀具进行切割。这种方法不仅费时，刀具使用一段时间后还会有磨损。相对于传统切割方式，激光切割缝隙更小，速度更快，更能够省去大部分材料，加工效果好，精准度高，因此相信在未来的切割方式选择中，激光切割将是大众的需求。
1.激光切割原理
激光切割是通过把高功率密度激光束聚焦后照射在工件上，使被照射的材料迅速熔化、汽化、烧蚀或达到燃点，同时借助与光束同轴的高速气流吹除熔融物质，从而将工件割开。激光切割属于热切割方法之一。激光可以切割多种材料，如亚克力、刀模板、布料、皮革等，因此激光切割是一种在多行业切割中的新型方案。在非金属激光切割领域中，CO2激光的应用较为普遍。
2.应用举例
2.1橡胶工业用激光切割垫圈
英国橡胶工业部门安装了一台英国邓洛普精密橡胶部生产的首批激光切割机。该系统主要用于将模压垫圈切割成飞机制造商所要求的精密复杂形状。
这种激光切割机采用 4级 激光器。它包括费兰蒂公司的激光振荡器，装在Wadkin公司的X-Y轴数控台上，台的工作区为2.6m*1.25m。过去生产的垫圈是由装配工用冲压及模具技术改制成所需形状的未切割的 3m 毛坯。这种新装置可使该部能比以前更精密地切割垫圈并提供成品部件。
用激光对导电橡胶垫进行加工，还可以采用这种系统（如右图所示）：加工装置包括激光器，扩束镜，反射镜，切割头及样品移动平台。激光器产生的激光，首先进入安装于激光器输出端用于扩展激光束直径的扩束镜，依次经过安装于扩束镜输出端用于改变激光行进方向的反射镜及安装于反射镜下方的切割头中的聚焦镜，入射到安装于F-theta镜下方的移动平台上固定的待加工导电橡胶上，通过程序控制移动平台上导电橡胶的移动，激光加工出所需要的产品形状。由于激光加工精度高、速度快，因此解决了传统机械加工即模具加工精度有限、成型周期长的问题。
2.2激光切削带电导线绝缘外皮
采用CO2激光切削带电导线绝缘外皮（如右图所示），该装置主要针对高压供电线路的带电接引作业。切削装置包括CO2激光器、左光路系统、右光路系统、控制系统和悬挂机构。左光路系统和右光路系统通过悬挂机构对称悬挂于带电导线两侧，CO2激光器设置在下方；左光路系统由左路反射镜组和左路振镜盒组成；右光路系统由右路反射镜组和右路振镜盒组成；CO2激光器、左路振镜盒、右路振镜盒和反射镜移动装置分别连接控制系统。此装置利用CO2激光对橡胶和金属不同的物理烧灼特性，以及振镜盒对激光束的引导作用，双光路系统从两侧分别在带电导线绝缘外皮上切削“H”形切口，通过精准对接实现对绝缘外皮的完整切削；用1个CO2激光器实现双光路分时工作，并可实现全方位远程监控。
2.3激光切割内含钢丝橡胶复合体
内含钢丝橡胶复合体材料是我国某些橡胶工厂研究的汽车拖拉机轮胎的新型材料，由橡胶和钢丝绳两部分组成，钢丝绳外面包裹橡胶，钢丝绳直径为1.2毫米，由40根直径0.15毫米的钢丝组成。对这种材料进行激光切割的设备是数控激光切割机（如右图所示），激光束通过导光系统中的砷化镓透镜聚焦，使光斑直径达到0.1毫米左右，聚焦后的光斑照射在工作台的工件上，其功率密度非常高，材料表面上温度达到上万度，使其溶化和气化，形成裂缝。加上同轴吹起，吹走切缝中的熔融气化溅射物及灰尘，达到切割目的。工作台传动机构由控制系统按照所加工零件的外形进行控制，使进给速度均匀。在切割非金属材料时，一般采用长焦距；而切割1-6毫米厚的材料采用短焦距为好。小于10厘米為短焦距，大于20厘米为长焦距，中间为过度焦距。橡胶是易燃材料，选用的辅助气体是惰性气体，如氩气或氮气等。对厚度为4毫米的这种材料切割时，选择CO2激光器的功率为350～400瓦，并选用合适的透镜焦距和气体种类，调节适当的气体压力，切割速度可达1.5～1.7米/分，且材料切割面光洁，无烧焦硫化现象。采用激光切割此种材料，工序简单，切口光洁，无毛刺，可以实现流水线生产。
2.4用激光实现非金属增强件的升华
为了实现例如芳纶或PET（聚对苯二甲酸乙二醇酯）纤维形成的非金属增强件的升华，选择使用CO2激光束以及具有至少100W的功率和9350纳米和10740纳米之间的波长的发射源。
总结：本文对现今激光切割橡胶应用实例进行了简要分析。包括橡胶工业用激光切割垫圈、激光切削带电导线绝缘外皮、激光切割内含钢丝橡胶复合体和用激光实现非金属增强件的升华。用激光对导电橡胶垫进行加工时，由于激光加工精度高、速度快，因此解决了传统机械加工即模具加工精度有限、成型周期长的问题。采用CO2激光切削带电导线绝缘外皮能够在10kV供电线路不停电情况下进行接引，即带电接引作业。采用激光切割内含钢丝橡胶复合体，工序简单，切口光洁，无毛刺，可以实现流水线生产。
参考文献：
[1]章新泰.激光切割内含钢丝橡胶复合体材料试验.内燃机制造技术.1986（2）：20-23
[2]用激光进行切割加工.激光与光电子学进展.1973（2）：25-30