激光切割機的噴嘴設計和他的氣流控製技術主要就是在激光切割鋼材時，氧氣和聚焦的激光束是通過噴嘴射到被切材料處，從而形成的一個氣流束。 激光切割用的噴嘴采用簡單的結構,即一錐形孔帶端部小圓孔。通常用實驗和誤差方法進行設計。由於噴嘴一般用紫銅製造,體積較小,是易損零件,需經常更換,因此不進行流體力學計算與分析。在使用時從噴嘴側麵通入一定壓力Pn(表壓為Pg)的氣體,稱噴嘴壓力,從噴嘴出口噴出,經一定距離到達工件表麵,其壓力稱切割壓力Pc,最後氣體膨脹到大氣壓力Pa。研究工作表明隨著Pn的增加,氣流流速增加,Pc也不斷增加。 可用下列公式計算： V=8.2d2(Pg+1) V-氣體流速 L/min d-噴嘴直徑 mm Pg-噴嘴壓力（表壓）bar 對於不同的氣體有不同的壓力閾值,當噴嘴壓力超過此值時,氣流為正常斜激波,氣流速從亞音速向超音速過渡。此閾值與Pn、Pa比值及氣體分子的自由度（n）兩因素有關：如氧氣、空氣的n=5,因此其閾值Pn=1bar×(1.2)3.5=1.89bar。當噴嘴壓力更高Pn/Pa=(1+1/n)1+n/2時（Pn；4bar）,氣流正常斜激波封變為正激波,切割壓力Pc下降,氣流速度減低,並在工件表麵形成渦流,削弱了氣流去除熔融材料的作用,影響了切割速度。因此采用錐孔帶端部小圓孔的噴嘴,其氧氣的噴嘴壓力常在3bar以下。 為進一步提高激光切割速度,可根據空氣動力學原理,在提高噴嘴壓力的前提下不產生正激波,設計製造一種縮放型噴嘴,即拉伐爾（Laval）噴嘴。為方便製造可采用如圖4的結構。德國漢諾威大學激光中心使用500WCO2激光器,透鏡焦距2.5〃,采用小孔噴嘴和拉伐爾噴嘴分別作了試驗,見圖4。試驗結果如圖5所示：分別表示NO2、NO4、NO5噴嘴在不同的氧氣壓力下,切口表麵粗糙度Rz與切割速度Vc的函數關係。從圖中可以看出NO2小孔噴嘴在Pn為400Kpa（或4bar）時切割速度隻能達到2.75m/min（碳鋼板厚為2mm）。NO4、NO5二種拉伐爾噴嘴在Pn為500Kpa到600Kpa時切割速度可達到3.5m/min和5.5m/min。應指出的是切割壓力Pc還是工件與噴嘴距離的函數。由於斜激波在氣流的邊界多次反射,使切割壓力呈周期性的變化。 第一高切割壓力區緊鄰噴嘴出口,工件表麵至噴嘴出口的距離約為0.5~1.5mm,切割壓力Pc大而穩定,是工業生產中切割手扳常用的工藝參數。第二高切割壓力區約為噴嘴出口的3~3.5mm,切割壓力Pc也較大,同樣可以取得好的效果,並有利於保護透鏡,提高其使用壽命。曲線上的其他高切割壓力區由於距噴嘴出口太遠,與聚焦光束難以匹配而無法采用。 激光切割機噴嘴的設計可以對氣流的基本要求是進入切口的氣流量要大，速度要快為了有足夠的氧化使切口材料充分進行放熱反應，同時又有足夠的動量將熔融材料噴射吹出。因此小編認為除光束質量和控製直接影響切割質量外，噴嘴設計及氣流控製也是十分重要的因素。