激光切割是利用经聚焦的高功率密度激光束照射工件 ,  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 ,  从而实现将工件割 开 。激光切割属于热切割方法之一 。

 

激光切割原理

根据切割材料的不同 ,  常用的激光切割工艺方法可分为以下几种。

汽化切割

在激光汽化切割过程中 ,  材料表面温度升至沸点温度的速度迅速 ,  足以避免热传导造成 的熔化 ,  于是部分材料汽化为蒸汽消失 ,  部分材料作为喷出物从切缝底部被辅助气体流吹 走 。此情况下需要非常高的激光功率。

为了防止材料蒸汽冷凝到割缝壁上 ,  待切割材料的厚度一般不超过激光束有效加工深 度 。因此 ,  该加工只适用在需避免有熔化材料排除的情况 。此加工方法实际上只用于铁基合 金 ,  不能用于木材和某些陶瓷等材料。

熔化切割

在激光熔化切割中 ,  工件被局部熔化后借助气流把熔化的材料喷射出去 。因为材料的转 移只发生在其液态情况下 ,  所以该过程被称作激光熔化切割。

激光光束配上高纯惰性切割气体促使熔化的材料离开割缝 ,  而气体本身不参与切割 。激 光熔化切割可以得到比汽化切割更高的切割速度 ,  汽化所需的能量通常高于把材料熔化所需 的能量 。在激光熔化切割中 ,  激光光束只被部分吸收 。最大切割速度随着激光功率的增加而 增加 ,  随着板材厚度和材料熔化温度的增加而反比例地减小。

氧化熔化切割  (激光火焰切割)

熔化切割一般使用惰性气体 ,  如果代之以氧气或其他活性气体 ,  材料在激光束的照射下 将会被点燃 ,  与氧气发生激烈的化学反应而产生另一热源 ,  使材料进一步加热 ,  此类切割方 法称为氧化熔化切割。

对于相同厚度的结构钢 ,  采用该方法可得到的切割速率高于熔化切割 。另一方面 ,  该方 法与熔化切割相比可能切口质量更差 。实际上该方法会生成更宽的割缝 ,  更明显的粗糙度 ,   增加热影响区和更差的边缘质量。