激光汽化切割

利用高能量密度的激光束加热工件，使温度迅速上升，在非常短的时间内达到材料的沸点，材料开始汽化，形成蒸气。这些蒸气的喷出速度很大，在蒸气喷出的同时，在材料上形成切口。材料的汽化热一般很大，所以激光汽化切割时需要很大的功率和功率密度。

激光汽化切割多用于极薄金属材料和非金属材料(如纸、布、木材、塑料和橡皮等)的切割。

激光熔化切割

激光熔化切割时，用激光加热使金属材料熔化，然后通过与光束同轴的喷嘴喷吹非氧化性气体(Ar、He、N等)，依靠气体的强大压力使液态金属排出，形成切口。激光熔化切割不需要使金属完全汽化，所需能量只有汽化切割的1/10。

激光熔化切割主要用于一些不易氧化的材料或活性金属的切割，如不锈钢、钛、铝及其合金等。

激光切割加工烧边问题处理方法

         解决方案

　　1.金属激光切割机在碳钢小孔切割时产生过烧的解决方法：在以氧气为辅助气体的碳钢切割中，解决问题的关键在于如何抑制氧化反应热的产生。可采用穿孔时辅助氧气，滞后切换为辅助空气或氮气来切割的方法。这种方法最1大可加工1/6厚板的小孔。低频率、高峰值输出功率的脉冲切割条件具有能减少热量输出的特点，有助于切割条件的优化。把条件设定为单一脉冲激光束、能量强度大的高峰值输出、低频条件，可有效减少穿孔过程中熔融金属在材料表面的堆积，有效抑制热量输出。

　　2.金属激光切割机在铝合金及不锈钢切割中的解决方法：在此类材料加工中，使用的辅助气体是氮气，在切割中是不会发生烧边，但是，由于小孔内侧材料的温度很高，内侧的挂渣现象将比较频繁。有效的解决方法是加大辅助气体的压力，将条件设为高峰值输出、低频率的脉冲条件。辅助气体使用空气时也和使用氮气时一样，是不会发生过烧的，但却很容易在底部出现挂渣，需要将条件设置为高辅助气体压力、高峰值输出、低频率的脉冲条件。

关键技术一

CO2激光切割的几项关键技术是光、机、电一体化的综合技术。

激光束的参数、机器与数控系统的性能和精度都直接影响激光切割的效率和质量。特别是对于切割精度较高或厚度较大的零件，必须掌握和解决以下几项关键技术：

焦点位置控制技术

焦点位置控制技术：激光切割的优点之一是光束的能量密度高，一般10W/cm2。由于能量密度与4/πd2成正比，所以焦点光斑直径尽可能的小，以便产生一窄的切缝；同时焦点光斑直径还和透镜的焦深成正比。聚焦透镜焦深越小，焦点光斑直径就越小。但切割有飞溅，透镜离工件太近容易将透镜损坏，因此一般大功率CO2激光切割工业应用中广泛采用5〃~7.5〃〞（127~190mm）的焦距。实际焦点光斑直径在0.1~0.4mm之间。对于高质量的切割，有效焦深还和透镜直径及被切材料有关。例如用5〃的透镜切碳钢，焦深为焦距的+2%范围内,即5mm左右。因此控制焦点相对于被切材料表面的位置十分重要。顾虑到切割质量、切割速度等因素，原则上6mm的碳钢，焦点在表面之上；6mm的不锈钢，焦点在表面之下。具体尺寸由实验确定。

在工业生产中确定焦点位置的简便方法有三种：⑴打印法：使切割1头从上往下运动，在塑料板上进行激光束打印，打印直径最1小处为焦点。⑵斜板法：用和垂直轴成一角度斜放的塑料板使其水平拉动，寻找激光束的最1小处为焦点。⑶蓝色火花法：去掉喷嘴，吹空气，将脉冲激光打在不锈钢板上，使切割1头从上往下运动，直至蓝色火花最1大处为焦点。对于飞行光路的切割机，由于光束发散角，切割近端和远端时光程长短不同，聚焦前的光束尺寸有一定差别。入射光束的直径越大，焦点光斑的直径越小。为了减少因聚焦前光束尺寸变化带来的焦点光斑尺寸的变化，国内外激光切割系统的制造商提供了一些专用的装置供用户选用：

⑴平行光管。这是一种常用的方法，即在CO2激光器的输出端加一平行光管进行扩束处理，扩束后的光束直径变大，发散角变小，使在切割工作范围内近端和远端聚焦前光束尺寸接近一致。

⑵在切割1头上增加一独立的移动透镜的下轴，它与控制喷嘴到材料表面距离（stand off）的Z轴是两个相互独立的部分。当机床工作台移动或光轴移动时，光束从近端到远端F轴也同时移动，使光束聚焦后光斑直径在整个加工区域内保持一致。

⑶控制聚焦镜（一般为金属反射聚焦系统）的水压。若聚焦前光束尺寸变小而使焦点光斑直径变大时，自动控制水压改变聚焦曲率使焦点光斑直径变小。

⑷飞行光路切割机上增加x、y方向的补偿光路系统。即当切割远端光程增加时使补偿光路缩短；反之当切割近端光程减小时，使补偿光路增加，以保持光程长度一致。