激光切割金属加工

一、原理

金属激光切割是利用聚焦的高功率密度激光束照射工件，使被照射的材料熔化，汽化，烧蚀或到达着火点。同时，借助与光束同轴的高速气流将熔融材料吹走，从而实现工件的切割。激光切割是热切割方法之一。

二、分类

激光切割可分为四类：激光汽化切割，激光熔化切割，激光氧气切割以及激光切割和断裂控制。

1）激光汽化切割

高能量密度的激光束用于加热工件，因此温度迅速升高，并且材料在很短的时间内达到沸点，并且材料开始汽化并形成蒸汽。这些蒸气以非常高的速度喷出，同时，在材料上形成了一个缺口。材料的汽化热通常非常大，因此激光汽化切割需要大量的功率和功率密度。

激光汽化切割通常用于切割非常薄的金属材料和非金属材料（例如纸张，布料，木材，塑料和橡胶）。

2）激光熔切

在激光熔化切割中，金属材料通过激光加热而熔化，然后通过与光束同轴的喷嘴注入非氧化性气体（AR，He，N等），液态金属在高压下被排出。气体形成切口。激光熔化切割不需要使金属完全汽化，所需能量仅为汽化切割能量的1/10。

激光熔化切割主要用于切割某些不可氧化的材料或活性金属，例如不锈钢，钛，铝及其合金。

3）激光氧气切割

激光氧气切割的原理类似于氧乙炔切割。它使用激光作为预热热源，使用氧气作为切割气体。一方面，注入的气体与切削金属发生反应，产生氧化反应，释放出大量的氧化热。另一方面，熔融氧化物和熔融物从反应区吹出，从而在金属中形成缺口。由于切割过程中的氧化反应会产生大量热量，因此激光氧气切割所需的能量仅为熔融切割所需能量的1/2，并且切割速度远远高于激光汽化切割和熔融切割的速度。激光氧气切割主要用于碳钢，钛钢和热处理钢以及其他易氧化的金属材料。

4）激光切割和断裂控制

激光切片是利用高能量密度的激光扫描脆性材料的表面，使加热后的材料蒸发出小沟槽，然后施加一定的压力，脆性材料会沿小沟槽破裂。 Q开关激光器和CO2激光器通常用于激光切割。