激光切割的原理

激光切割是利用經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、燒蝕或達到燃點，同時借助與(yu) 光束同軸的高速氣流吹除熔融物質，從(cong) 而實現將工件割開。激光切割屬於(yu) 熱切割方法之一。激光切割的原理見下圖。

激光切割的分類

1）汽化切割

利用高能量密度的激光束加熱工件。在短的時間內(nei) 汽化，形成蒸氣。在材料上形成切口。材料的汽化熱一般很大，所以激光汽化切割時需要大的功率和功率密度。

激光汽化切割多用於(yu) 極薄金屬材料和非金屬材料（如紙、布、木材、塑料和橡皮等）的切割。

2）熔化切割

激光熔化切割時，用激光加熱使金屬材料熔化，噴嘴噴吹非氧化性氣體(ti) （Ar、He、N等），依靠氣體(ti) 的強大壓力使液態金屬排出，形成切口。所需能量隻有汽化切割的1/10。

激光熔化切割主要用於(yu) 一些不易氧化的材料或活性金屬的切割，如不鏽鋼、鈦、鋁及其合金等。

3）氧氣切割

它是用激光作為(wei) 預熱熱源，用氧氣等活性氣體(ti) 作為(wei) 切割氣體(ti) 。噴吹出的氣體(ti) 一方麵與(yu) 切割金屬作用，發生氧化反應，放出大量的氧化熱；另一方麵把熔融的氧化物和熔化物從(cong) 反應區吹出，而切割速度遠遠大於(yu) 激光汽化切割和熔化切割。

激光氧氣切割主要用於(yu) 碳鋼、鈦鋼以及熱處理鋼等易氧化的金屬材料。

4）劃片與(yu) 控製斷裂

激光劃片是利用高能量密度的激光在脆性材料的表麵進行掃描，使材料受熱蒸發出一條小槽，然後施加一定的壓力，脆性材料就會(hui) 沿小槽處裂開。激光劃片用的激光器一般為(wei) Q開關(guan) 激光器和CO2激光器。

控製斷裂是利用激光刻槽時所產(chan) 生的陡峭的溫度分布，在脆性材料中產(chan) 生局部熱應力，使材料沿小槽斷開。

激光切割的應用範圍

大多數激光切割機都由數控程序進行控製操作或做成切割機器人。激光切割作為(wei) 一種精密的加工方法，幾乎可以切割所有的材料，包括薄金屬板的二維切割或三維切割。

在汽車製造領域，小汽車頂窗等空間曲線的切割技術都已經獲得廣泛應用。德國大眾(zhong) 汽車公司用功率為(wei) 500W的激光器切割形狀複雜的車身薄板及各種曲麵件。在航空航天領域，用激光切割加工的航空航天零部件有發動機火焰筒、鈦合金薄壁機匣、飛機框架、鈦合金蒙皮、機翼長桁、尾翼壁板、直升機主旋翼、航天飛機陶瓷隔熱瓦等。

激光切割成形技術在非金屬材料領域也有著較為(wei) 廣泛的應用。如氮化矽、陶瓷、石英等；柔性材料，如布料、紙張、塑料板、橡膠等。