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早在(zai)上世紀 70 年代(dai)(dai)，激(ji)光就被首次用(yong)于(yu)切(qie)割。在(zai)現代(dai)(dai)工(gong)(gong)業生產中，激(ji)光切(qie)割更被廣(guang)泛應用(yong)于(yu)鈑金，塑料、玻璃(li)、陶瓷、半導(dao)體以及紡織品、木材(cai)(cai)和紙質等材(cai)(cai)料加工(gong)(gong)。

未來(lai)幾年里，激光切割在精密(mi)加(jia)工(gong)和微加(jia)工(gong)領域(yu)的(de)應(ying)用同樣會獲得實質的(de)增長

激光(guang)切割

當聚(ju)焦的激(ji)光(guang)束(shu)照到工件上時(shi)，照射區域(yu)會(hui)急劇(ju)升(sheng)溫(wen)以使材(cai)料(liao)熔化(hua)或(huo)者氣化(hua)。一(yi)旦激(ji)光(guang)束(shu)穿透(tou)工件，切割(ge)過程就開(kai)始了：激(ji)光(guang)束(shu)沿著輪廓(kuo)線(xian)移動，同時(shi)將(jiang)材(cai)料(liao)熔化(hua)。通常會(hui)用一(yi)股噴射氣流將(jiang)熔融物從(cong)切口吹走，在(zai)切割(ge)部(bu)分和板架間留(liu)下(xia)一(yi)條(tiao)窄縫(feng)，窄縫(feng)幾乎與聚(ju)焦的激(ji)光(guang)束(shu)等寬。

火焰切割

火焰(yan)切(qie)割(ge)(ge)是切(qie)割(ge)(ge)低碳鋼時采(cai)用(yong)的(de)一(yi)種(zhong)標準工藝，采(cai)用(yong)氧氣作為切(qie)割(ge)(ge)氣體(ti)。氧氣加壓(ya)到高(gao)達 6 bar 后(hou)吹進切(qie)口。在(zai)那里，被加熱的(de)金屬與(yu)氧氣發生反(fan)應：開(kai)始燃(ran)燒和氧化(hua)。化(hua)學反(fan)應釋(shi)放大量(liang)的(de)能(neng)量(liang)（達到激光能(neng)量(liang)的(de)五(wu)倍）輔助激光束(shu)進行切(qie)割(ge)(ge)。

熔化(hua)切割

熔化切(qie)割是切(qie)割金屬時(shi)使(shi)用的另一(yi)種標準工藝(yi)。也可以用于切(qie)割其他可熔材料，例如陶瓷。

采用氮氣(qi)或者氬氣(qi)作為切(qie)割氣(qi)，氣(qi)壓 2-20 bar 的氣(qi)體吹(chui)過切(qie)口。氬氣(qi)和氮氣(qi)是(shi)惰性(xing)氣(qi)體，這意(yi)味(wei)著它們不和切(qie)口中的熔化(hua)金屬發生(sheng)反應(ying)，僅僅將它們向(xiang)底部(bu)吹(chui)走。同時，惰性(xing)氣(qi)體可以保(bao)護(hu)切(qie)割邊緣不被空氣(qi)氧化(hua)。

壓縮空(kong)氣(qi)切(qie)割

壓(ya)縮(suo)空(kong)氣(qi)同樣可以(yi)用來(lai)切(qie)(qie)割薄板。空(kong)氣(qi)加壓(ya)到 5-6 bar 就足以(yi)吹走切(qie)(qie)口中的(de)熔融金屬。由于(yu)(yu)空(kong)氣(qi)中接近 80% 都是氮(dan)氣(qi)，因此壓(ya)縮(suo)空(kong)氣(qi)切(qie)(qie)割基本上屬于(yu)(yu)熔化切(qie)(qie)割。

等離(li)子體輔助切割

如(ru)果(guo)參數選擇恰(qia)當，等(deng)(deng)離(li)子(zi)(zi)體輔助熔化(hua)切割(ge)切口中(zhong)會(hui)出現(xian)等(deng)(deng)離(li)子(zi)(zi)體云(yun)(yun)。等(deng)(deng)離(li)子(zi)(zi)體云(yun)(yun)由電(dian)離(li)的(de)金屬(shu)蒸氣(qi)和(he)電(dian)離(li)的(de)切割(ge)氣(qi)組成。等(deng)(deng)離(li)子(zi)(zi)體云(yun)(yun)吸收 CO2 激(ji)光的(de)能量并轉化(hua)(hua)進(jin)工件，使(shi)更(geng)(geng)多的(de)能量耦合到(dao)工件，材料會更(geng)(geng)快熔化(hua)(hua)，從而使(shi)切(qie)割(ge)速度(du)更(geng)(geng)快。因(yin)此，這種(zhong)切(qie)割(ge)過程也叫(jiao)高速等離(li)子(zi)體切(qie)割(ge)。

等離子體云事實上相對于(yu)固(gu)體激光是透明的，因此等離子體輔助熔化切(qie)割(ge)只能使用 CO2激光(guang)。

氣化切割

氣化(hua)切(qie)割將材(cai)料蒸(zheng)發，盡可能減小了(le)對周圍材(cai)料的熱效應影響。采(cai)用連續 CO2 激光(guang)加(jia)工蒸(zheng)發低熱量、高吸收的材(cai)料就可以達(da)到(dao)上述(shu)效果，例如薄(bo)的塑料薄(bo)膜以及木材(cai)、紙、泡沫(mo)等不熔(rong)化(hua)的材(cai)料。

超短脈(mo)(mo)沖(chong)激(ji)光使(shi)這項技術可(ke)以應(ying)用于(yu)其他材(cai)料。金屬中的(de)自由電(dian)子吸收激(ji)光并劇(ju)烈升溫。激(ji)光脈(mo)(mo)沖(chong)不(bu)與熔融的(de)粒子和等離子體反(fan)應(ying)，材(cai)料直接升華，沒有(you)時間將(jiang)能量以熱量的(de)形(xing)式傳給周圍材(cai)料。皮秒脈(mo)(mo)沖(chong)燒蝕材(cai)料時沒有(you)明顯的(de)熱效應(ying)，沒有(you)熔化和毛刺(ci)形(xing)成。

參數(shu)：調(diao)整加工過程

許(xu)多(duo)參數(shu)影(ying)響(xiang)激光(guang)(guang)切(qie)割過程，其中(zhong)一些取決于激光(guang)(guang)器和(he)機(ji)床的(de)(de)技術性能，而另一些是變(bian)化的(de)(de)。

偏振度表(biao)明多少百(bai)分比的(de)(de)激光被轉換。典型(xing)的(de)(de)偏振度一般在(zai) 90% 左(zuo)右(you)。這對于高質量的(de)(de)切割已經足夠了。

焦(jiao)點(dian)直(zhi)徑影響(xiang)切口寬度(du)，可以通(tong)過(guo)改變(bian)聚焦(jiao)鏡(jing)的(de)(de)焦(jiao)距(ju)改變(bian)焦(jiao)點(dian)直(zhi)徑。更小(xiao)的(de)(de)焦(jiao)點(dian)直(zhi)徑意味(wei)著更窄的(de)(de)切口。

焦點位置決定了工件(jian)表(biao)面(mian)上的(de)光(guang)束(shu)直徑和功(gong)率密度(du)以及(ji)切(qie)口的(de)形(xing)狀(zhuang)。

激光功(gong)率(lv)應(ying)和加(jia)工類型、材料種類和厚度相(xiang)匹(pi)配。功(gong)率(lv)必須足夠高(gao)以至于工件上的(de)功(gong)率(lv)密(mi)度超出加(jia)工閾值。

連續(xu)模(mo)式主要用于切(qie)割毫米到厘米尺寸(cun)的(de)金屬和(he)塑(su)料的(de)標準輪(lun)廓(kuo)。而為了(le)熔化穿孔或(huo)者產(chan)生(sheng)精密的(de)輪(lun)廓(kuo)，則采(cai)用低頻的(de)脈(mo)沖(chong)激(ji)光。

激光功(gong)率和切割(ge)(ge)速(su)度必須互相(xiang)匹(pi)配(pei)。太(tai)快或者太(tai)慢(man)的切割(ge)(ge)速(su)度都會導致(zhi)粗糙度的增加和毛刺的形成。

噴嘴的(de)(de)直徑(jing)決定了(le)從噴嘴中噴出(chu)的(de)(de)氣體(ti)流量和氣流形狀。材料越厚，氣體(ti)噴流的(de)(de)直徑(jing)也要(yao)越大，相(xiang)應地，噴嘴口的(de)(de)直徑(jing)也要(yao)增大。

氧氣和(he)氮氣經常(chang)用作切割氣體。氣體的(de)純度和(he)氣壓影(ying)響切割效(xiao)果。

采(cai)用氧氣火焰切割時，氣體純度需達到(dao) 99.95 %。鋼(gang)板越厚(hou)，采(cai)用的氣體氣壓越低。

采用氮氣熔化(hua)切(qie)割(ge)時(shi)，氣體(ti)純(chun)度需(xu)要(yao)達到(dao) 99.995 %（理想情況(kuang)是 99.999 %），熔化(hua)切(qie)割(ge)厚(hou)鋼板時(shi)需(xu)要(yao)更高的氣壓(ya)。

在(zai)激(ji)光切割早期，使(shi)用者必須通過(guo)試(shi)運轉(zhuan)自行決(jue)定加(jia)工參(can)(can)數的設(she)(she)置。現在(zai)，成(cheng)熟(shu)的加(jia)工參(can)(can)數被(bei)存(cun)儲在(zai)切割系統的控制裝置中(zhong)。對于每一(yi)種(zhong)材(cai)料類(lei)型和厚(hou)度(du)，都有對應的數據。技術(shu)參(can)(can)數表使(shi)得(de)即使(shi)不熟(shu)悉這(zhe)種(zhong)技術(shu)的人也(ye)能順(shun)利操作激(ji)光切割設(she)(she)備。

有許多(duo)判定激(ji)光(guang)切(qie)割邊緣質量(liang)的(de)標準(zhun)(zhun)。像(xiang)毛刺形(xing)式、凹陷、紋路等(deng)標準(zhun)(zhun)可以用肉(rou)眼判定；垂直度、粗糙度和切(qie)口寬度等(deng)則需要采用專(zhuan)用儀器(qi)來測量(liang)。材料沉積，腐蝕，熱影響區(qu)域(yu)和變形(xing)也是(shi)衡量(liang)激(ji)光(guang)切(qie)割質量(liang)的(de)重要因(yin)素。