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激光切割原理
鎖定
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，後經透鏡聚焦，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温度，蒸發形成孔洞，隨着光束對材料的移動，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。
- 中文名
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激光切割原理
- 外文名
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Principle of laser cutting
- 特 點
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頻率非常高
- 隸 屬
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熱切割
- 分 類
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汽化、熔化
激光切割原理分類及特點
（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、氣化、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。
（2）激光切割的分類
（1）氣化切割
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
氣化熱一般很大，所以激光氣化切割時需要大的功率和功率密度。
（2）熔化切割
激光熔化切割時，用
激光加熱使金屬材料熔化，
噴嘴噴吹非氧化性氣體（
Ar、He、N等），依靠氣體的強大壓力使
液態金屬排出，形成切口。所需能量只有汽化切割的1/10。
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。
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）劃片與控制斷裂
激光劃片是利用高
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。激光劃片用的激光器一般為
Q開關激光器和
CO2激光器。
激光切割原理激光切割特點
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 材料經過激光切割後，
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。
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。激光切割過程噪聲低，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。
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。
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以上的局部高温，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，隨着
數控機牀的移動，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。