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激光切割：“削鐵如泥”不是傳說(shuō)！

激光切割的原理

發(fā)布日期：2022-06-27

激光切割的原理

就是它字面的意思，激光切割就是一種利用經(jīng)聚焦的高功率密度激光束切割材料的技術(shù)。而且，激光切割屬于熱切割的一種。為什么這么說(shuō)？讓我們?cè)敿?xì)了解一下激光切割的原理。

光纖激光振鏡焊接頭.png

激光切割系統(tǒng)是通過(guò)使用激光聚焦系統(tǒng)，將高能激光聚焦到材料表面，材料吸收激光能量導(dǎo)致局部被加熱到熔點(diǎn)以上。同時(shí)，同軸高壓氣體或產(chǎn)生的蒸汽將熔融的金屬吹離，在材料表面產(chǎn)生空洞。隨著激光沿著設(shè)定程序的移動(dòng)，最終將材料切割出對(duì)應(yīng)圖案的形狀。

激光切割的類(lèi)型

一般來(lái)說(shuō)，激光切割可分為激光氣化切割、激光熔化切割、激光氧氣切割和激光劃片與控制斷裂四類(lèi)。這四種激光切割方法的切割功率及功率密度不同，導(dǎo)致其適用于不同的場(chǎng)景。

01 激光氣化切割

這種切割方法的原理是：利用高能量密度的激光束加熱材料，當(dāng)材料溫度迅速上升達(dá)到沸點(diǎn)后，材料迅速氣化并產(chǎn)生蒸氣噴出并留下切口。

材料的汽化熱一般很大，所以激光氣化切割需要很大的功率和功率密度。因此這種切割方式多用于極薄金屬材料和非金屬材料（如紙、布、木材等）的切割。

02 激光融化切割

這種切割方式的原理是激光輻照導(dǎo)致材料熔化，與光束同軸的噴嘴噴吹有較大壓力的非氧化性氣體（Ar、He、N2等）使液態(tài)金屬排出，形成切口。

激光熔化切割不需要使金屬完全氣化，所需能量也只有氣化切割的1/10，因此這種切割主要用于一些不易氧化的材料或活性金屬的切割，如不銹鋼、鈦、鋁及其合金等。

03 激光氧氣切割

激光氧氣切割原理是用氧氣與切割金屬作用，發(fā)生氧化反應(yīng)，放出大量的氧化熱，同時(shí)，被激光熔融的材料又被氧氣從反應(yīng)區(qū)吹出并形成切口。

氧化反應(yīng)為放熱反應(yīng)，使得這種方法所需能量只是熔化切割的1/2，但切割速度比氣化切割和熔化切割都快，所以這種切割方法主要用于一些較難切割的物料，如碳鋼、鈦鋼以及熱處理鋼等易氧化的金屬材料。

04 激光劃片與控制斷裂

激光劃片是利用高能量密度的激光在脆性材料的表面進(jìn)行掃描，使材料受熱蒸發(fā)出一條小槽，然后施加一定的壓力，脆性材料就會(huì)沿小槽裂開(kāi)。激光劃片用的激光器一般為Q開(kāi)關(guān)激光器和CO2激光器。

控制斷裂是利用激光刻槽時(shí)所產(chǎn)生的陡峭的溫度分布，在脆性材料中產(chǎn)生局部熱應(yīng)力，使材料沿小槽斷開(kāi)。


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