激光切(qie)(qie)割(ge)是利用經(jing)聚焦的高功率密度激光束(shu)(shu)照射工(gong)件，使(shi)被照射的材料迅速熔(rong)化(hua)、汽化(hua)、燒蝕或達到燃點，同(tong)時借(jie)助與(yu)光束(shu)(shu)同(tong)軸的高速氣流吹(chui)除(chu)熔(rong)融物質(zhi)，從而(er)實現將工(gong)件割(ge)開。激光切(qie)(qie)割(ge)屬于熱切(qie)(qie)割(ge)方(fang)法之一(yi)。

激光切(qie)割的原理見下圖。

激光(guang)切(qie)割分(fen)類(lei)

激(ji)光切割(ge)(ge)可分為(wei)激(ji)光汽化切割(ge)(ge)、激(ji)光熔(rong)化切割(ge)(ge)、激(ji)光氧氣切割(ge)(ge)和激(ji)光劃片與控制斷裂四類。

1）激光汽(qi)化切割

利用高能量密度的(de)(de)激光(guang)束加熱(re)工件，使溫度迅速(su)(su)上升(sheng)，在非常短(duan)的(de)(de)時(shi)間內達(da)到材(cai)料(liao)(liao)的(de)(de)沸點(dian)，材(cai)料(liao)(liao)開始汽(qi)化，形(xing)成蒸(zheng)氣(qi)。這些蒸(zheng)氣(qi)的(de)(de)噴出速(su)(su)度很(hen)大(da)(da)，在蒸(zheng)氣(qi)噴出的(de)(de)同時(shi)，在材(cai)料(liao)(liao)上形(xing)成切口。材(cai)料(liao)(liao)的(de)(de)汽(qi)化熱(re)一(yi)般很(hen)大(da)(da)，所以激光(guang)汽(qi)化切割(ge)時(shi)需(xu)要很(hen)大(da)(da)的(de)(de)功率和功率密度。

激光汽化切(qie)(qie)割多用(yong)于極薄(bo)金(jin)屬材(cai)料和非金(jin)屬材(cai)料（如紙、布、木材(cai)、塑料和橡皮(pi)等(deng)）的(de)切(qie)(qie)割。

2）激光熔化切割

激(ji)(ji)光熔(rong)(rong)化(hua)(hua)切(qie)割(ge)時，用激(ji)(ji)光加(jia)熱使金(jin)屬(shu)(shu)材料熔(rong)(rong)化(hua)(hua)，然后(hou)通(tong)過與光束同軸的噴嘴噴吹非氧化(hua)(hua)性氣體(ti)（Ar、He、N等），依靠氣體(ti)的強大壓力(li)使液態金(jin)屬(shu)(shu)排(pai)出，形(xing)成切(qie)口。激(ji)(ji)光熔(rong)(rong)化(hua)(hua)切(qie)割(ge)不需(xu)(xu)要使金(jin)屬(shu)(shu)完全(quan)汽化(hua)(hua)，所需(xu)(xu)能量只有汽化(hua)(hua)切(qie)割(ge)的1/10。

激光熔化切(qie)割主要用(yong)于一些不(bu)易氧化的材料(liao)或活性金(jin)屬(shu)的切(qie)割，如不(bu)銹鋼、鈦、鋁及其合金(jin)等。

3）激光氧(yang)氣切割

激光(guang)氧(yang)氣(qi)切(qie)(qie)(qie)割(ge)原理類似于(yu)(yu)氧(yang)乙炔切(qie)(qie)(qie)割(ge)。它是用(yong)(yong)激光(guang)作(zuo)為(wei)預熱(re)熱(re)源，用(yong)(yong)氧(yang)氣(qi)等(deng)活性氣(qi)體作(zuo)為(wei)切(qie)(qie)(qie)割(ge)氣(qi)體。噴吹出的(de)(de)氣(qi)體一(yi)方(fang)面(mian)與切(qie)(qie)(qie)割(ge)金(jin)屬作(zuo)用(yong)(yong)，發生氧(yang)化反(fan)應(ying)，放出大量(liang)的(de)(de)氧(yang)化熱(re)；另一(yi)方(fang)面(mian)把(ba)熔融的(de)(de)氧(yang)化物(wu)和熔化物(wu)從(cong)反(fan)應(ying)區吹出，在(zai)金(jin)屬中形成切(qie)(qie)(qie)口(kou)。由于(yu)(yu)切(qie)(qie)(qie)割(ge)過程中的(de)(de)氧(yang)化反(fan)應(ying)產生了大量(liang)的(de)(de)熱(re)，所以(yi)激光(guang)氧(yang)氣(qi)切(qie)(qie)(qie)割(ge)所需要的(de)(de)能量(liang)只是熔化切(qie)(qie)(qie)割(ge)的(de)(de)1/2，而(er)切(qie)(qie)(qie)割(ge)速度遠(yuan)遠(yuan)大于(yu)(yu)激光(guang)汽化切(qie)(qie)(qie)割(ge)和熔化切(qie)(qie)(qie)割(ge)。激光(guang)氧(yang)氣(qi)切(qie)(qie)(qie)割(ge)主要用(yong)(yong)于(yu)(yu)碳鋼(gang)、鈦鋼(gang)以(yi)及(ji)熱(re)處理鋼(gang)等(deng)易氧(yang)化的(de)(de)金(jin)屬材(cai)料。

4）激光劃片與控(kong)制斷裂

激(ji)光(guang)劃(hua)片是利用(yong)高能量密(mi)度的(de)激(ji)光(guang)在脆性(xing)材(cai)料(liao)的(de)表面進行掃描，使材(cai)料(liao)受熱蒸發(fa)出一(yi)(yi)條小槽，然(ran)后施加一(yi)(yi)定的(de)壓(ya)力，脆性(xing)材(cai)料(liao)就會(hui)沿小槽處裂開。激(ji)光(guang)劃(hua)片用(yong)的(de)激(ji)光(guang)器(qi)(qi)一(yi)(yi)般為(wei)Q開關激(ji)光(guang)器(qi)(qi)和CO2激(ji)光(guang)器(qi)(qi)。

控制斷裂(lie)是(shi)利用(yong)激光刻槽時所產生的陡峭(qiao)的溫度分布，在脆性材料中(zhong)產生局部熱應力，使(shi)材料沿小槽斷開。

激光切割特點

激光切(qie)割與其他(ta)熱切(qie)割方(fang)法相比較，總的特點是切(qie)割速度快、質量高(gao)。具體概括(kuo)為如下(xia)幾個方(fang)面。

⑴ 切割質量好

由于(yu)激光光斑小、能量密度(du)高、切割速度(du)快，因此激光切割能夠獲得較好的切割質(zhi)量。

① 激光(guang)切割切口細窄，切縫兩(liang)邊平行并且與表面垂直，切割零件的尺寸精度可達±0.05mm。

② 切(qie)割表(biao)面光潔美觀，表(biao)面粗(cu)糙度只有幾(ji)十微(wei)米，甚至激光切(qie)割可(ke)(ke)以作為最后一(yi)道工序(xu)，無(wu)需機械加工，零(ling)部件(jian)可(ke)(ke)直接使用(yong)。

③ 材(cai)料(liao)(liao)經(jing)過激光切(qie)割后，熱(re)影響區寬度很(hen)小(xiao)，切(qie)縫附近(jin)材(cai)料(liao)(liao)的(de)性能也幾乎不(bu)受影響，并且工件變形(xing)小(xiao)，切(qie)割精度高，切(qie)縫的(de)幾何形(xing)狀好(hao)，切(qie)縫橫截面形(xing)狀呈(cheng)現較為規則的(de)長方(fang)形(xing)。激光切(qie)割、氧乙炔(gui)切(qie)割和等離子切(qie)割方(fang)法的(de)比較見表1，切(qie)割材(cai)料(liao)(liao)為6.2mm厚的(de)低碳鋼板。

⑵ 切割效率高(gao)由(you)于(yu)激光的(de)傳輸(shu)特性(xing)，激光切(qie)(qie)割(ge)機上(shang)一般配有多臺(tai)數控(kong)工作(zuo)臺(tai)，整個切(qie)(qie)割(ge)過程(cheng)可以全部(bu)實現數控(kong)。操作(zuo)時，只需改變數控(kong)程(cheng)序，就可適(shi)用(yong)不同形狀零件(jian)的(de)切(qie)(qie)割(ge)，既(ji)可進行(xing)二維(wei)切(qie)(qie)割(ge)，又可實現三維(wei)切(qie)(qie)割(ge)。

⑶ 切割速度快(kuai)

用功(gong)率為1200W的(de)激(ji)光(guang)切割(ge)(ge)2mm厚的(de)低碳鋼板，切割(ge)(ge)速(su)度可達(da)600cm/min；切割(ge)(ge)5mm厚的(de)聚丙(bing)烯樹脂(zhi)板，切割(ge)(ge)速(su)度可達(da)1200cm/min。材料在(zai)激(ji)光(guang)切割(ge)(ge)時不(bu)需要裝夾固定，既可節省(sheng)工(gong)裝夾具，又節省(sheng)了上、下料的(de)輔助時間。

⑷ 非接觸式(shi)切割

激(ji)光(guang)切(qie)割(ge)時割(ge)炬與工件無接觸，不(bu)存在(zai)工具(ju)的磨損。加工不(bu)同形(xing)狀的零件，不(bu)需要更換“刀具(ju)”，只需改變激(ji)光(guang)器的輸出參數。激(ji)光(guang)切(qie)割(ge)過程噪聲低(di)，振動小(xiao)，無污染。

⑸ 切(qie)割材料(liao)的種類多

與(yu)氧乙炔切割(ge)和(he)等(deng)(deng)離(li)子切割(ge)比較，激光切割(ge)材(cai)料(liao)(liao)的(de)種類多，包括(kuo)金(jin)屬(shu)、非(fei)金(jin)屬(shu)、金(jin)屬(shu)基(ji)(ji)和(he)非(fei)金(jin)屬(shu)基(ji)(ji)復合材(cai)料(liao)(liao)、皮革、木材(cai)及(ji)纖維等(deng)(deng)。但(dan)是對于(yu)不(bu)同的(de)材(cai)料(liao)(liao)，由于(yu)自身的(de)熱物(wu)理性能及(ji)對激光的(de)吸(xi)收率不(bu)同，表(biao)現(xian)出不(bu)同的(de)激光切割(ge)適應性。采(cai)用CO2激光器(qi)，各種材(cai)料(liao)(liao)的(de)激光切割(ge)性能見表(biao)2。

⑹ 缺點激(ji)光(guang)切(qie)(qie)(qie)割由于受(shou)激(ji)光(guang)器功率和設(she)備體(ti)積的(de)限制，激(ji)光(guang)切(qie)(qie)(qie)割只能切(qie)(qie)(qie)割中、小(xiao)厚度(du)的(de)板材和管材，而且隨著工件(jian)厚度(du)的(de)增加，切(qie)(qie)(qie)割速度(du)明(ming)顯下降(jiang)。

激光切割設備費用高，一次(ci)性投資大。