激光切割原理
一個切割原理
激光切割是由激光器所發出的水平激光束經45°全反射鏡變為垂直向下的激光束，后經透鏡聚焦，在焦點處聚成一極小的光斑，光斑照射在材料上時，使材料很快被加熱至汽化溫度，蒸發形成孔洞，隨著光束對材料的移動，並配合輔助氣體（有二氧化碳氣體，氧氣，氮氣等）吹走熔化的廢渣，使孔洞連續形成寬度很窄的（如0．1mm左右）切縫，完成對材料的切割。
（1）激光切割的原理
激光切割是利用經聚焦的高功率密度激光束照射工件，使被照射的材料迅速熔化、汽化、燒蝕或達到燃點，同時藉助與光束同軸的高速氣流吹除熔融物質，從而實現將工件割開。激光切割屬於熱切割方法之一。激光切割的原理見下圖。
（2）激光切割的分類
1）汽化切割
利用高能量密度的激光束加熱工件。在短的時間內汽化，形成蒸氣。在材料上形成切口。材料的汽化熱一般很大，所以激光汽化切割時需要大的功率和功率密度。
激光汽化切割多用於極薄金屬材料和非金屬材料（如紙、布、木材、塑料和橡皮等）的切割。
2）熔化切割
激光熔化切割主要用於一些不易氧化的材料或活性金屬的切割，如不鏽鋼、鈦、鋁及其合金等。
3）氧氣切割
它是用激光作為預熱熱源，用氧氣等活性氣體作為切割氣體。噴吹出的氣體一方面與切割金屬作用，發生氧化反應，放出大量的氧化熱；另一方面把熔融的氧化物和熔化物從反應區吹出，而切割速度遠遠大於激光汽化切割和熔化切割。
激光氧氣切割主要用於碳鋼、鈦鋼以及熱處理鋼等易氧化的金屬材料。
4）划片與控制斷裂
激光划片是利用高能量密度的激光在脆性材料的表面進行掃描，使材料受熱蒸發出一條小槽，然後施加一定的壓力，脆性材料就會沿小槽處裂開。激光划片用的激光器一般為Q開關激光器和CO2激光器。
控制斷裂是利用激光刻槽時所產生的陡峭的溫度分佈，在脆性材料中產生局部熱應力，使材料沿小槽斷開。
⑴ 切割質量好
①激光切割切口細窄，切縫兩邊平行並且與表面垂直，切割零件的尺寸精度可達±0.05mm。
② 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後一道工序，無需機械加工，零部件可直接使用。
③ 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，並且工件變形小，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。
④處於其焦點處的工件受到高功率密度的激光光斑照射，會產生10000°C以上的局部高溫，使工件瞬間汽化，再配合輔助切割氣體將汽化的金屬吹走，從而將工件切穿成一個很小的孔，隨著數控機床的移動，無數個小孔連接起來就成了要切的外形。由於激光切割的頻率非常高，所以每個小孔連接處非常光滑，切割出來的產品光潔度很高。
⑵ 切割效率高
由於激光的傳輸特性，激光切割機上一般配有多台數控工作台，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。
⑶ 切割速度快
用功率為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。
⑷ 非接觸式切割
激光切割時割炬與工件無接觸，不存在工具的磨損。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。激光切割過程雜訊低，振動小，無污染。
⑸ 切割材料的種類多
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、金屬基和非金屬基複合材料、皮革、木材及纖維等。但是對於不同的材料，由於自身的熱物理性能及對激光的吸收率不同，表現出不同的激光切割適應性。採用CO2激光器，各種材料的激光切割性能見表2。
缺點
激光切割由於受激光器功率和設備體積的限制，激光切割只能切割厚度較低的板材和管材，工件厚度的增加，切割速度明顯下降。
激光切割設備費用高，一次性投資大。
激光切割的應用範圍
大多數激光切割機都由數控程序進行控制操作或做成切割機器人。激光切割作為一種精密的加工方法，幾乎可以切割所有的材料，包括薄金屬板的二維切割或三維切割。
