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早在(zai)上(shang)世(shi)紀(ji) 70 年代(dai)，激光就被首(shou)次用于切割(ge)。在(zai)現代(dai)工業生產(chan)中，激光切割(ge)更被廣泛應用于鈑金，塑料、玻璃、陶瓷、半導體以及(ji)紡織品、木材和(he)紙(zhi)質等(deng)材料加工。

未(wei)來幾年里(li)，激(ji)光切割(ge)在精密加工和微加工領域的應用(yong)同樣(yang)會獲得實質的增長

激(ji)光切割

當聚焦的激(ji)(ji)(ji)光束(shu)照到工件上時(shi)，照射(she)區域會(hui)急劇升溫以使材(cai)料熔化(hua)或者氣化(hua)。一旦激(ji)(ji)(ji)光束(shu)穿透(tou)工件，切(qie)割(ge)過程就開始了：激(ji)(ji)(ji)光束(shu)沿(yan)著輪廓線移(yi)動，同(tong)時(shi)將(jiang)材(cai)料熔化(hua)。通常會(hui)用一股噴(pen)射(she)氣流將(jiang)熔融物從切(qie)口吹走(zou)，在切(qie)割(ge)部分(fen)和板架間留下(xia)一條窄縫，窄縫幾乎與聚焦的激(ji)(ji)(ji)光束(shu)等寬。

火焰切割

火焰切(qie)(qie)割(ge)(ge)是(shi)切(qie)(qie)割(ge)(ge)低碳鋼時(shi)采用(yong)的一種標(biao)準工藝，采用(yong)氧氣作為切(qie)(qie)割(ge)(ge)氣體。氧氣加(jia)壓到高達 6 bar 后吹進切(qie)(qie)口。在那里，被加(jia)熱的金(jin)屬(shu)與氧氣發(fa)生反應：開(kai)始燃燒和(he)氧化。化學反應釋放大量(liang)的能(neng)量(liang)（達到激光能(neng)量(liang)的五倍）輔助(zhu)激光束進行切(qie)(qie)割(ge)(ge)。

熔化切割(ge)

熔(rong)化切(qie)割是(shi)切(qie)割金屬時使用(yong)的另(ling)一種標準工藝。也(ye)可(ke)以用(yong)于切(qie)割其他可(ke)熔(rong)材料(liao)，例如陶瓷。

采用氮(dan)氣(qi)或者氬氣(qi)作(zuo)為(wei)切(qie)割(ge)(ge)氣(qi)，氣(qi)壓 2-20 bar 的(de)氣(qi)體(ti)吹過切(qie)口。氬氣(qi)和(he)氮(dan)氣(qi)是惰(duo)性氣(qi)體(ti)，這意(yi)味著它們不和(he)切(qie)口中的(de)熔化金屬發生反應(ying)，僅僅將它們向底部吹走。同時，惰(duo)性氣(qi)體(ti)可以(yi)保護切(qie)割(ge)(ge)邊緣不被空氣(qi)氧化。

壓(ya)縮空(kong)氣切割(ge)

壓縮空氣同樣可以用來(lai)切(qie)割薄板。空氣加(jia)壓到 5-6 bar 就(jiu)足以吹(chui)走切(qie)口(kou)中的熔融金屬。由于(yu)空氣中接近 80% 都(dou)是氮氣，因此壓縮空氣切(qie)割基(ji)本上(shang)屬于(yu)熔化切(qie)割。

等離子體輔助切割

如(ru)果參數(shu)選擇(ze)恰當，等離(li)(li)子體(ti)(ti)(ti)輔助(zhu)熔化切(qie)割切(qie)口中會出現等離(li)(li)子體(ti)(ti)(ti)云(yun)。等離(li)(li)子體(ti)(ti)(ti)云(yun)由電離(li)(li)的(de)金屬蒸氣和電離(li)(li)的(de)切(qie)割氣組成。等離(li)(li)子體(ti)(ti)(ti)云(yun)吸收 CO2 激光(guang)的(de)能量并轉化(hua)進(jin)工(gong)件，使更多的(de)能量耦合到工(gong)件，材(cai)料會更快熔化(hua)，從而使切(qie)割速(su)度更快。因此，這種(zhong)切(qie)割過程也叫高速(su)等離子體(ti)切(qie)割。

等(deng)離(li)子(zi)(zi)體(ti)(ti)云事實上相對于(yu)固體(ti)(ti)激光是透明(ming)的，因此等(deng)離(li)子(zi)(zi)體(ti)(ti)輔助熔化切割只能使用 CO2激光。

氣(qi)化切(qie)割

氣化切割將(jiang)材(cai)料(liao)(liao)蒸發(fa)，盡可(ke)能減小了對周(zhou)圍材(cai)料(liao)(liao)的(de)(de)熱效(xiao)應影響。采用連(lian)續 CO2 激光加工(gong)蒸發(fa)低熱量(liang)、高吸(xi)收的(de)(de)材(cai)料(liao)(liao)就可(ke)以(yi)達到上述(shu)效(xiao)果，例如薄(bo)的(de)(de)塑料(liao)(liao)薄(bo)膜以(yi)及木(mu)材(cai)、紙(zhi)、泡沫(mo)等不熔化的(de)(de)材(cai)料(liao)(liao)。

超短脈沖(chong)激光使(shi)這項(xiang)技術可以應用于其他材(cai)料(liao)。金屬中的自由電(dian)子吸(xi)收(shou)激光并劇烈(lie)升溫。激光脈沖(chong)不(bu)與熔融(rong)的粒子和(he)等離(li)子體反應，材(cai)料(liao)直(zhi)接升華，沒有時(shi)間將能量(liang)以熱量(liang)的形式傳給周圍材(cai)料(liao)。皮(pi)秒脈沖(chong)燒蝕材(cai)料(liao)時(shi)沒有明顯的熱效應，沒有熔化和(he)毛刺(ci)形成(cheng)。

參(can)數：調整(zheng)加工(gong)過(guo)程

許多參數影(ying)響激光切割過程，其(qi)中一些取決于激光器和(he)機床的技術性能，而另一些是變化(hua)的。

偏振(zhen)度(du)表(biao)明多(duo)少百分比的(de)激光被(bei)轉(zhuan)換。典型的(de)偏振(zhen)度(du)一般在(zai) 90% 左(zuo)右。這(zhe)對于(yu)高質量的(de)切割已(yi)經(jing)足夠了。

焦點(dian)直(zhi)徑影(ying)響切口寬度(du)，可以通過(guo)改(gai)變聚焦鏡(jing)的(de)焦距改(gai)變焦點(dian)直(zhi)徑。更小(xiao)的(de)焦點(dian)直(zhi)徑意(yi)味著更窄(zhai)的(de)切口。

焦(jiao)點(dian)位置決定(ding)了工(gong)件表面上的光束直徑和(he)功率密度以及切口的形(xing)狀(zhuang)。

激光功(gong)率應和(he)加工類型(xing)、材料(liao)種類和(he)厚度相匹配。功(gong)率必須足夠高以(yi)至于(yu)工件(jian)上的功(gong)率密度超出加工閾值。

連續模式主要用于切割(ge)毫(hao)米到厘米尺寸的金屬和塑料的標準輪廓(kuo)。而(er)為了(le)熔化穿孔或者產(chan)生精密的輪廓(kuo)，則采用低頻的脈沖激光(guang)。

激光(guang)功(gong)率和切割(ge)速度(du)必須互相匹配。太快(kuai)或者太慢的(de)切割(ge)速度(du)都會導致粗糙(cao)度(du)的(de)增加和毛刺(ci)的(de)形成。

噴(pen)嘴(zui)(zui)(zui)的(de)直徑(jing)(jing)決(jue)定了從噴(pen)嘴(zui)(zui)(zui)中(zhong)噴(pen)出的(de)氣(qi)體流量和(he)氣(qi)流形狀(zhuang)。材料越厚，氣(qi)體噴(pen)流的(de)直徑(jing)(jing)也要越大(da)，相應地(di)，噴(pen)嘴(zui)(zui)(zui)口的(de)直徑(jing)(jing)也要增大(da)。

氧氣和氮氣經常用作切(qie)割(ge)氣體。氣體的純度和氣壓影響切(qie)割(ge)效果。

采用氧氣(qi)(qi)火(huo)焰切割時，氣(qi)(qi)體(ti)純度需達到(dao) 99.95 %。鋼板越厚，采用的氣(qi)(qi)體(ti)氣(qi)(qi)壓越低(di)。

采用氮氣(qi)熔化(hua)切(qie)割時，氣(qi)體純度需要達到 99.995 %（理想情況是 99.999 %），熔化(hua)切(qie)割厚鋼(gang)板時需要更高的(de)氣(qi)壓。

在激光切(qie)割(ge)早期(qi)，使(shi)用者必須通過試運轉自行決定(ding)加工(gong)參數(shu)的(de)設置(zhi)。現在，成熟的(de)加工(gong)參數(shu)被(bei)存儲在切(qie)割(ge)系(xi)統的(de)控制裝置(zhi)中。對(dui)(dui)于每一種材料類型和厚度(du)，都有對(dui)(dui)應(ying)的(de)數(shu)據。技術(shu)參數(shu)表使(shi)得即使(shi)不熟悉這(zhe)種技術(shu)的(de)人也能順利(li)操作激光切(qie)割(ge)設備。

有許多判定(ding)激光切割(ge)邊緣質量(liang)(liang)的標準。像毛(mao)刺形(xing)(xing)式、凹(ao)陷、紋路等(deng)標準可(ke)以用(yong)肉眼判定(ding)；垂直度(du)、粗(cu)糙度(du)和切口寬度(du)等(deng)則需要(yao)采用(yong)專用(yong)儀器來測量(liang)(liang)。材料沉積，腐蝕，熱影響區域和變形(xing)(xing)也(ye)是衡量(liang)(liang)激光切割(ge)質量(liang)(liang)的重要(yao)因(yin)素。