⑴激光熔化切割中，工件被局部熔化后借助氣流把熔化的材料噴射出去。因?yàn)椴牧系霓D(zhuǎn)移只發(fā)生在其液態(tài)情況下，所以該過程被稱作激光熔化切割。 ⑵激光光束配上高純惰性切割氣體促使熔化的材料離開割縫，氣體本身不參與切割。 ⑶激光熔化切割可以得到比氣化切割更高的切割速度。氣化所需的能量通常高于把材料熔化所需的能量。在激光熔化切割中，激光光束只被部分吸收。 ⑷最大切割速度隨著激光功率的增加而增加，隨著板材厚度增加和材料熔化溫度增加而成反比例地減小。在激光功率一定的情況下，限制因素是割縫處的氣壓和材料的熱傳導(dǎo)率。 ⑸激光熔化切割對(duì)于鐵制材料和鈦金屬可以得到無氧化切口。對(duì)于鋼材料來說，會(huì)產(chǎn)生熔化但不到氣化的激光功率密度，激光功率密度在104W/cm2～105W/cm2之間。激光火焰切割 激光火焰切割與激光熔化切割不同之處在于其使用氧氣作為切割氣體。借助于氧氣和加熱后金屬之間的相互作用，發(fā)生化學(xué)反應(yīng)使材料進(jìn)一步加熱。對(duì)于相同厚度的結(jié)構(gòu)鋼，采用該方法可得到的切割速率比熔化切割要高。 另一方面，該方法和熔化切割相比切口質(zhì)量更差。實(shí)際上生成了更寬的割縫、明顯的粗糙度、增加熱影響區(qū)區(qū)域和更差的邊緣質(zhì)量。 ⑴激光火焰切割在加工精密模型和尖角時(shí)是有缺陷的（有燒掉尖角的危險(xiǎn)）�？梢允褂妹}沖模式激光限制熱影響區(qū)。 ⑵所用的激光功率決定切割速度。在激光功率一定的情況下，限制因素是氧氣的供應(yīng)和材料的熱傳導(dǎo)率。激光氣化切割 激光氣化切割過程中，材料在割縫處發(fā)生氣化，此情況下需要非常高的激光功率。為了防止材料蒸氣冷凝到割縫壁上，材料厚度一定不要大大超過激光光束直徑，該加工因而只適合用在沒有熔化材料排出的情況下。該加工實(shí)際上只用于鐵基合金很小的使用領(lǐng)域。 該加工不能用于木材和某些陶瓷，這些材料通常要達(dá)到更厚的切口。 ⑴激光氣化切割中，最優(yōu)光束聚焦取決于材料厚度和光束質(zhì)量。 ⑵激光功率和氣化熱對(duì)最優(yōu)焦點(diǎn)位置有一定的影響。 ⑶板材厚度一定的情況下，最大切割速度反比于材料氣化溫度。 ⑷所需激光功率密度大于108W/cm2，取決于材料、切割深度和光束焦點(diǎn)位置。 ⑸板材厚度一定的情況下。假設(shè)有足夠的激光功率，最大切割速度受到氣體射流速度限制。激光加工過程 加工過程指激光光束、加工氣體和工件之間的相互作用。圖2所示為加工參數(shù)。 圖2 加工參數(shù)切割過程 在進(jìn)行切割之前，激光必須將工件加熱到材料熔化和氣化所需的溫度。 切割平面由一個(gè)幾乎垂直的平面組成，該平面吸收激光輻射加熱并熔化。在激光火焰切割中，進(jìn)入割縫的氧氣流進(jìn)一步加熱熔化區(qū)，達(dá)到接近沸點(diǎn)溫度，產(chǎn)生的氣化把材料移走。同時(shí)借助加熱氣體，液化材料從工件下部排出。 激光熔化切割中，液化材料隨氣體排出，該氣體保護(hù)割縫以防氧化。連續(xù)的熔化區(qū)沿著切割方向逐漸滑移，因而得到一條連續(xù)割縫。激光切割過程許多重要活動(dòng)發(fā)生在該區(qū)域，對(duì)這些活動(dòng)的分析可以得到激光切割的重要信息，可以計(jì)算切割速度并解釋牽引線特性的形成。材料特性 在工件上進(jìn)行切割的結(jié)果可能出現(xiàn)整潔的切口，或者相反，存在邊緣粗糙或過燒情況。 影響切割質(zhì)量最重要的因素有。 ⑴合金成分。 合金成分在一定程度上影響著材料的強(qiáng)度、比重、可焊接性、抗氧化能力和酸性。鐵合金材料中的一些重要元素有碳、鉻、鎳、鎂和鋅等。 碳含量越高，材料越難切（臨界值認(rèn)為是含碳0.8%）。以下型號(hào)碳鋼用激光切割效果很好：St 37-2，StW 22，DIN 1.203。 ⑵材料基本微觀結(jié)構(gòu)。 一般來說，組成材料的顆粒越細(xì)，切割邊緣質(zhì)量越好。 ⑶表面質(zhì)量和粗糙度。 如果表面有生銹區(qū)域或氧化層，切割的輪廓將不規(guī)則并出現(xiàn)許多破損點(diǎn)；要切割波紋板，就選擇最大厚度切割參數(shù)。 ⑷表面處理。 最常用的表面處理有鍍鋅、涂漆、陽極電鍍或覆蓋分層塑料膠片。用鋅處理過的板材易在邊緣出現(xiàn)掛渣。對(duì)于涂漆的板材，切割質(zhì)量依賴于所涂產(chǎn)品的成分組成。 有分層材料涂層的板材非常適合激光切割。為了使電容式探測無故障工作，讓分層涂層得到最優(yōu)粘合（避免產(chǎn)生浮泡），分層邊必須總是在切割工件的上部。 ⑸光束反射。 光束在工件表面如何反射取決于基本材料、表面粗糙度和處理方式。一些鋁合金、銅、黃銅和不銹鋼板材具有高反射率特點(diǎn)。切割這些材料時(shí)，要特別注意調(diào)節(jié)好焦點(diǎn)位置。 ⑹熱傳導(dǎo)率。 焊接時(shí)，低熱傳導(dǎo)率的材料和高熱傳導(dǎo)率的材料相比，需要更小的功率。比如對(duì)于鉻鎳合金鋼，所需的功率要小于結(jié)構(gòu)鋼，加工產(chǎn)生的熱吸收也更少。又比如銅、鋁和黃銅這些材料焊接時(shí)會(huì)散失掉一大部分吸收激光產(chǎn)生的熱，因?yàn)闊釓墓馐繕?biāo)點(diǎn)處傳導(dǎo)開了，所以熱影響區(qū)的材料更加難熔化。 ⑺熱影響區(qū)。 激光火焰切割和激光熔化切割會(huì)導(dǎo)致切割材料邊緣區(qū)域發(fā)生材料變異。關(guān)于熱影響區(qū)域的范圍與基本材料厚度之間的關(guān)系，表1列出了一些參考數(shù)值。 表1 材料厚度與熱影響區(qū)域的關(guān)系 從表中可以了解： ⑴加工低碳鋼或無氧鋼時(shí)，熱影響區(qū)淬火現(xiàn)象減少了； ⑵高碳鋼（比如Ck60）會(huì)出現(xiàn)邊緣區(qū)域變硬現(xiàn)象； ⑶硬軋鋁合金的熱影響區(qū)會(huì)比其余部分稍微軟一些。 不同材料的可加工性 (1)結(jié)構(gòu)鋼。 可采用氧氣切割的方式，但切割邊緣會(huì)發(fā)生輕微氧化。而對(duì)于厚度達(dá)到4mm的板材，適宜采用氮?dú)庾鳛榧庸怏w進(jìn)行高壓切割。當(dāng)加工復(fù)雜輪廓和小孔（直徑小于材料厚度）時(shí)，應(yīng)采用脈沖模式進(jìn)行加工，這樣可以避免切掉尖角。 對(duì)于切割結(jié)構(gòu)鋼，還需注意： 1)碳含量越高，切割邊緣越易淬火，拐角越易過燒。 2)合金含量高的板材比低的更難切割。 3)氧化或噴砂處理過的表面會(huì)得到更差的切割質(zhì)量。 4)板材表面的余熱對(duì)切割結(jié)果有負(fù)面影響。 5)加工厚度10mm以上的板材，對(duì)激光器使用特殊極板并且在加工過程中給工件表面涂油可以得到較好的效果。 6)為了消除張力，只切割經(jīng)過二次處理的鋼板。 7)為了得到切割表面潔凈的結(jié)構(gòu)鋼，須遵循： Si≤0.04%：首選激光加工； Si ＜0.25%：某些情況下切口質(zhì)量較差； Si ＞0.25%：不適合激光切割。 影響工藝的幾個(gè)關(guān)鍵參數(shù) N1氣體參數(shù) 氣體類型：氮?dú)�、氧氣、壓縮空氣氣體純度：一般在99.99%～99.999%之間氣壓：低壓切割時(shí)最高氣壓為5 bar，高壓切割時(shí)最高氣壓為20 bar噴嘴與板材間距：噴嘴口與工件表面的間距必須盡可能小。間距越小，實(shí)際進(jìn)入切口的氣流量便越大。間隙通常介于0.5～ 1.5 mm之間。 (2)不銹鋼。 1)在邊緣氧化可忽略的情況下，使用氧氣切割的方式。 2)采用高功率和高壓氮搭配的方式，可得到與氧氣切割相當(dāng)或更高的切割速度。 3)使用氮?dú)饧庸?mm以上的不銹鋼時(shí)，需重設(shè)焦點(diǎn)位置并降低速度，可降低毛刺的出現(xiàn)。 4)對(duì)于5mm以上的厚板材，適宜采用氧氣切割；同時(shí)降低進(jìn)給速度，并采用激光脈沖模式。 5)對(duì)于穿孔需和切割采用同樣的噴嘴高度。 (3)鋁。 鋁及其合金更適宜用連續(xù)模式進(jìn)行切割。 N2激光功率 有連續(xù)模式和脈沖模式可供選擇，就一般情況而言，連續(xù)模式使用于常規(guī)的、快速的切割作業(yè)，而脈沖模式使用于高精度、對(duì)加工端面有嚴(yán)格要求的切割作業(yè)，其速度明顯慢于連續(xù)模式。 1)當(dāng)用氧氣切割時(shí)，切割表面粗糙而堅(jiān)硬，只產(chǎn)生一點(diǎn)火焰，但卻難以消除。 2)當(dāng)用氮?dú)馇懈顣r(shí)，切割表面平滑。并且在加工3mm以下的板材時(shí)，可通過最優(yōu)調(diào)整得到事實(shí)上無毛刺的切口；而對(duì)于更厚的板材，會(huì)產(chǎn)生難以去除的毛刺。 3)純鋁因?yàn)槠涓呒�，所以非常難切割。 4)合金含量越高，材料越容易切割。 注意：只有在系統(tǒng)上安裝有“反射吸收”裝置的時(shí)候才能切割鋁材，否則會(huì)毀壞光學(xué)組件。 (4)鈦。 鈦板材用氬氣和氮?dú)庾鳛榧庸怏w來切割，其他參數(shù)可以參考鎳鉻鋼。 (5)銅和黃銅。 1)兩種材料都具有高反射率和非常好的熱傳導(dǎo)性。 2)厚度1mm以下的黃銅可以用氮?dú)馇懈睢?/span> 3)厚度2mm以下的銅加工，氣體必須用氧氣。 注意：只有在系統(tǒng)上安裝有“反射吸收”裝置的時(shí)候才能切割銅和黃銅，否則會(huì)毀壞光學(xué)組件。 (6)合成材料。 N3切割速度 跟加工板材的厚度有關(guān)，板材越薄速度越快。在加工直線輪廓時(shí)，切割速度可達(dá)到設(shè)定值的最高峰，在加工圓弧輪廓或出現(xiàn)拐角時(shí)，切割速度會(huì)自動(dòng)的進(jìn)行遞減調(diào)節(jié)，以保證加工品質(zhì)的優(yōu)良性，同時(shí)它與激光功率也有關(guān)系。通常而言，激光功率越高，加工速度越快。 切割合成材料時(shí)要牢記切割的危險(xiǎn)和可能排放的危險(xiǎn)物質(zhì)�？杉庸さ暮铣刹牧嫌校簾崴苄运芰�、熱硬化材料和人造橡膠。禁止用激光切割機(jī)來加工PVC或聚乙烯，因?yàn)獒尫诺臍怏w有毒。對(duì)于這兩種材料，最好使用水切割。 丙烯酸玻璃可以用激光切割，氮?dú)庥米骷庸怏w，但氣壓必須低于0.5bar，這樣才可以得到平滑的切割表面。 (7)有機(jī)物。 在所有的有機(jī)物切割中都存在火災(zāi)的危險(xiǎn)（用氮?dú)庾鳛榧庸怏w，也可以用壓縮空氣作為加工氣體）。 木材、皮革、紙板和紙可以用激光切割。切割邊緣會(huì)燒焦（褐色）。進(jìn)給速度越高，碳化越少。當(dāng)加工膠合板時(shí)，不能保證會(huì)有潔凈的切口，因?yàn)槊繉幽z根據(jù)其類型和種類而成分不同。
