激光在在教學、軍事、工業上都有應用。其中激光切割機就是其應用之一。激光切割機在金屬與非金屬的切上都有運用。利用激光束使材料表面的融化。本文將講述激光切割機的原理。

激光切割機原理——介紹

激光切割機技術采用激光束照射到金屬板材表面時釋放的能量。使金屬板材熔化并由氣體將溶渣吹走。由于激光力量非常集中，所以只有少量熱傳到金屬板材的其它部分，造成的變形很小或沒有變形。利用激光可以非常準確地切割復雜形狀的坯料，所切割的坯料不必再作進一步的處理。

激光源一般用二氧化碳激光束，工作功率為500～5000瓦。該功率的水平比許多家用電暖氣所需要的功率還低，由于通過透鏡和反射鏡，激光束聚集在很小的區域。能量的高度集中能夠進行迅速局部加熱，使金屬板材溶化。

利用激光切割設備可切割16mm以下的不銹鋼，在激光束中加氧氣可切割8～10mm厚的不銹鋼，但加氧切割后會在切割面形成薄薄的氧化膜。切割的厚度可增加到16mm，但切割部件的尺寸誤差較大。

作為高科技的激光技術，自問世以來，就一直針對不同的社會需求研發出適合各行業的激光產品，如激光打印機，激光美容機，激光打標數控激光切割機機，激光切割機等產品，由于國內激光產業起步較晚，在技術研發上很大程度落后于一些發達國家，目前國內的激光產品生產廠家生產出來的激光產品，一些關鍵的零配件如激光管，驅動馬達，振鏡，聚焦鏡等還是采用進品的。這就造成了成本的上升，也加重了消費者的承擔。

近年來，隨著國內激光技術的進步，在整機及一些零配件的研發生產上已逐漸向國外先進產品靠攏。在某些方面甚至優于國外產品，再加上介格的優勢，在國內市場還是占據主導地位。但是在一些精密加工及設備、穩定性和耐性方面，國外先進產品還是占據絕對的優勢的。

激光切割機原理——原理

在激光切割機中，其主要工作的是激光管，因此我們要了解激光管。

都清楚的知道激光設備中，激光管的重要性，下面就以現今最為普遍的一種激光管來進行判定。CO2激光管！

激光管的組成是采用一種硬質的玻璃制造的，因此是一種易碎，易裂的物質。要想了解CO2激光管，就必須先要了解激光管的結構，像這種二氧化碳激光器采用的都是層套筒式結構，最為里面的是一層放電管。然而二氧化碳的激光器放電管的直徑比激光管的本身都還要粗，放電管的粗細跟光斑的大小所引起的衍射反應成為一種正比，管長的長短跟放電管的輸出功率也形成了一種比例。

激光切割機在運作過程中，激光管會產生很大熱量，影響了切割機正常工作，因此需要特域冷水機來冷卻激光管，確保激光切割機在恒溫狀態下正常工作。200W的激光器選用CW－6200就可以了，制冷量5．5KW；650W的激光器要選用CW－7800，制冷量能達到23KW。

激光切割機原理——切割特點

激光切割的優點：

優點Ⅰ——效率高

因激光的傳輸特性，激光切割機上一般配有多臺數控工作臺，整個切割過程可以全部實現數控。操作時，只需改變數控程序，就可適用不同形狀零件的切割，既可進行二維切割，又可實現三維切割。

優點Ⅱ——速度快

功率為1200W的激光切割2mm厚的低碳鋼板，切割速度可達600cm／min；切割5mm厚的聚丙烯樹脂板，切割速度可達1200cm／min。材料在激光切割時不需要裝夾固定。

優點Ⅲ——切割質量好

一：激光切割切口細窄，切縫兩邊平行并且與表面垂直，切割零件的尺寸精度可達±0．05mm。

二：切割表面光潔美觀，表面粗糙度只有幾十微米，甚至激光切割可以作為最后一道工序，無需機械加工，零部件可直接使用。

三：材料經過激光切割后，熱影響區寬度很小，切縫附近材料的性能也幾乎不受影響，并且工件變形小，切割精度高，切縫的幾何形狀好，切縫橫截面形狀呈現較為規則的長方形。激光切割、氧乙炔切割和等離子切割方法的比較見表1，切割材料為6．2mm厚的低碳鋼板。

優點Ⅳ——切割非接觸

激光切割時割炬與工件沒有直接接觸，不存在有工具的磨損。加工不同形狀的零件，不需要更換“刀具”，只需改變激光器的輸出參數。激光切割過程噪聲低，振動小，污染小。

優點Ⅴ——可切割材料多

與氧乙炔切割和等離子切割比較，激光切割材料的種類多，包括金屬、非金屬、金屬基和非金屬基復合材料、皮革、木材及纖維等。

激光切割機原理——切割方式

Ⅰ汽化切割

是指被加工材料的去除主要是通過使材料汽化的方式進行的。

在汽化切割過程中，工件表而在聚焦激光束的作用下，溫度迅速上升到汽化溫度，材料大量汽化，形成的高壓蒸氣以超音速向外噴射。同時在激光作用區內形成“孔洞”，激光束在孔洞內多次反射又使材料對激光的吸收豐迅速提高。

在高壓蒸氣高速噴射的過程中，切縫內的熔融物被同時從切縫處吹走，直至將工件切斷。內于汽化切割主要靠使材料汽化的方式進行，因此所需的功率密度很高，一般應達到每平方厘米就有10的八次方瓦以上。

汽化切割是激光切割一些低燃點材料（如木材、碳和某些塑料）以及難熔性材料（如陶瓷等）時常采月的方法。用脈沖激光器切割材料時也多采用汽化切割的方法。

Ⅱ反應熔化切割

在熔化切割中．如果輔助氣流不僅僅是把切縫內的熔融物吹走，而且還能夠與工件發生改熱反應，使切割過程增加另—熱源，這樣的切割稱為反應熔化切割。通常能與工件發生反應的氣體是氧氣或含有氧氣的混合氣休。

當工件表面溫度達到燃點溫度時，就會發生強烈的燃燒放熱反應，可大大提高激光切割的能力。對于低碳鋼和不銹鋼，燃燒放熱反應提供的能量是60％。對于鈦等活性金屬，燃燒提供的能量大約是90％。

因此，反應熔化切割與激光汽化切割、—般熔化切割相比，所需的激光功率密度更低，僅為汽化切割的1／20，熔化切割的1／2。然而，在反應熔化切割中，內于燃燒反應會使材料表面發生一些化學變化，從而對工件的性能會有影響。

Ⅲ熔化切割

在激光切割過程中，如果增加一個與激光束同軸的輔助吹氣系統，使切割過程中熔融物的去除不是單靠材料汽化本身，而主要是依靠高速輔助氣流的吹動作用，將熔融物連續不斷地從切縫中吹走，這樣的切割過程稱為熔化切割。

在熔化切割過程中，工件溫度不再需要被加熱到汽化溫度以上，因此所需的激光功率密度可大大降低。由材料熔化與汽化的潛熱比可知，熔化切割所需激光功率僅為汽化切割方法的1／10。

Ⅳ激光劃片

這種方法主要用于：半導體材料；利用功率密度很高的激光束在半導體構料工件表面劃出—個個淺的溝槽，由于這種溝槽削弱了半導體材料的結合力．可通達機械的方法或振動的方法使其斷裂。激光劃片的質量用表面碎片和熱影響區的大小來衡量。

Ⅴ冷切割

這是一種新型加工方法，是隨著最近幾年紫外波段的高功率準分子激光器的出現而提出來的。它的基本原理：紫外光子的能量同許多有機材料的結合能相近，用這樣的高能光子去撞擊有機材料的結合鍵并使其破裂。從而達到切割的目的。這種新技術具有廣闊的應用前景