激光切割加工的原理是什么

激光切割是用高功率密度的激光束掃描材料表面，在很短的時間內將材料加熱到幾千到幾萬攝氏度，熔化或汽化材料，然后用高壓氣體將熔化或汽化的材料吹離狹縫，從而達到切割材料的目的。在激光切割中，由于隱形光束代替了傳統的機械刀，激光刀頭的機械部分與工件沒有接觸，工作時不會劃傷工作面;激光切割速度快，切口光滑平整，一般不需要后續加工;切割熱影響區小，板材變形小，切割縫窄(0.1 ~ 0.3毫米);切口中沒有機械應力和剪切毛刺;加工精度高，重復性好，不損傷材料表面;數控編程可以加工任意平面，切割出大寬度的整塊板材，省時又經濟。

激光切割主要是CO2激光切割，用聚焦鏡將CO2激光束聚焦在材料表面熔化材料，用與激光束同軸的壓縮氣體吹走熔化的材料，使激光束和材料沿一定軌跡相對運動，從而形成一定形狀的狹縫。與其他方法相比，CO2激光切割技術具有明顯的優勢：(1)切割質量好。切口寬度窄(一般為0.1-0.5毫米)，精度高(一般孔中心距誤差為0.1-0.4毫米，輪廓尺寸誤差為0.1-0.5毫米)，切口表面粗糙度好(一般Ra為12.5-25m)，切口無需再加工即可焊接。(2)切割速度快。例如，在2KW激光功率下，8毫米厚碳鋼的切割速度為1.6米/分鐘;2mm厚不銹鋼的切削速度為3.5m/min，熱影響區小，變形極小。(3)清潔、安全、無污染。操作人員的工作環境大大改善。當然，就精度和切口表面粗糙度而言，CO2激光切割不能超過電加工。就切割厚度而言，很難達到火焰和等離子切割的水平。

CO2激光切割的幾個關鍵技術：一是焦點位置控制技術。聚焦透鏡的焦深越小，焦斑直徑越小，因此控制焦點相對于待切割材料表面的位置非常重要。另一個是切割和打孔技術。任何一種熱切割技術，除了少數情況，都可以從板材的邊緣開始，一般都需要在板材上打一個小孔。早些時候，在激光沖壓復合機上用打孔機打孔，然后用激光從小孔中切割出來。第三，噴嘴設計和氣流控制技術。當用激光切割鋼時，氧氣和聚焦激光束通過噴嘴發射到待切割的材料上，從而形成氣流。對氣流的基本要求是進入切割氣體流量要大，速度要高，以便足夠的氧化能使切割材料充分進行放熱反應;同時，有足夠的動量吹出熔化的材料。

激光切割工藝有很多種，其中熔化切割是使入射激光束的功率密度超過一定值，使材料內部在光束照射點開始蒸發并形成孔洞;汽化切割是用高功率密度的激光束來避免熱傳導引起的熔化，使一些材料蒸發成蒸汽而消失;氧化熔化切割是指材料在激光束的照射下被點燃，與氧氣發生劇烈反應，產生另一種熱源;對于易受熱破壞的脆性材料，通過激光束加熱進行高速可控切割，在該區域產生較大的熱梯度和嚴重的機械變形，導致材料產生裂紋，稱為可控斷裂切割。