無錫激光切割是用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、汽化、燒蝕或達(dá)到燃點(diǎn)，同時(shí)熔化的材料被與光束同軸的高速氣流吹走，從而切割工件。激光切割是熱切割方法之一。

汽化切割

在高功率密度激光束的加熱下，材料表面溫度上升到沸點(diǎn)溫度的速度如此之快，以至于可以避免因熱傳導(dǎo)而熔化，于是一部分材料蒸發(fā)成蒸汽消失，一部分材料被輔助氣流以射流的形式從狹縫底部吹走。一些不可熔化的材料，如木材、碳材料和一些塑料，通過這種汽化切割方法被切割和形成。

在汽化切割過程中，蒸汽帶走熔化的顆粒和與之一起被沖走的碎屑，形成孔洞。在汽化過程中，大約40%的物質(zhì)消失在蒸汽中，而60%的物質(zhì)以液滴的形式被氣流驅(qū)走。

熔化切割

當(dāng)入射激光束的功率密度超過一定值時(shí)，激光束照射點(diǎn)的材料內(nèi)部開始蒸發(fā)，形成孔洞。一旦這個(gè)小孔形成，它將作為一個(gè)黑體吸收所有入射光束能量。小孔被熔融金屬壁包圍，然后孔周圍的熔融材料被與光束同軸的輔助氣流帶走。隨著工件的移動(dòng)，小孔在切割方向上同步橫移，形成狹縫。激光束繼續(xù)沿著接縫的前邊緣照射，熔融材料被連續(xù)地或脈動(dòng)地從接縫吹走。

氧化融化

熔化切割一般用惰性氣體。如果用氧氣或其他活性氣體代替，材料會(huì)在激光束的照射下被點(diǎn)燃，與氧氣反應(yīng)產(chǎn)生另一種熱源，稱為氧化熔化切割。具體描述如下:

(1)材料表面在激光束的照射下迅速加熱到燃點(diǎn)溫度，然后與氧氣反應(yīng)產(chǎn)生劇烈的燃燒反應(yīng)，放出大量的熱量。在這種熱量的作用下，材料中形成充滿蒸汽的孔隙，孔隙的外圍被熔融金屬壁包圍。

⑵燃燒物質(zhì)向爐渣的轉(zhuǎn)移控制著氧氣和金屬的燃燒速度，氧氣通過爐渣擴(kuò)散到達(dá)點(diǎn)火前沿的速度對(duì)燃燒速度也有很大影響。氧氣流量越高，燃燒化學(xué)反應(yīng)和除渣越快。當(dāng)然，氧氣的流速越高越好，因?yàn)檫^高的流速會(huì)導(dǎo)致反應(yīng)產(chǎn)物，即金屬氧化物在狹縫出口處快速冷卻，這也不利于切割質(zhì)量。

⑶顯然，氧化熔化切割過程中有兩個(gè)熱源，即激光照射能和氧氣與金屬發(fā)生化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的熱能。據(jù)估計(jì)，切割鋼材時(shí)，氧化反應(yīng)釋放的熱量約占切割所需總能量的60%。

顯然，與惰性氣體相比，使用氧氣作為輔助氣體可以獲得更高的切割速度。

⑷在雙熱源氧化熔化切割過程中，如果氧氣的燃燒速度高于激光束的移動(dòng)速度，則狹縫顯得較寬且粗糙。如果激光束的移動(dòng)速度比氧氣的燃燒速度快，狹縫窄而平滑。

控制斷裂

對(duì)于易受熱損傷的脆性材料，采用激光束加熱進(jìn)行高速可控切割，稱為可控?cái)嗔亚懈?。這種切割工藝的主要內(nèi)容是激光束加熱脆性材料的小區(qū)域，在該區(qū)域產(chǎn)生較大的熱梯度和嚴(yán)重的機(jī)械變形，導(dǎo)致材料產(chǎn)生裂紋。只要保持均勻的加熱梯度，激光束可以在任何期望的方向上引導(dǎo)裂紋。

需要注意的是，這種可控?cái)嗔亚懈畈贿m合切割銳角和轉(zhuǎn)角切口。切割超大閉合形狀不易成功?？焖倏刂茢嗔亚邢魉俣龋恍枰叩墓β?，否則會(huì)造成工件表面熔化，破壞狹縫邊緣。主要控制參數(shù)是激光功率和光斑尺寸。

切割程序

1.交點(diǎn)位置檢測(cè)。激光切割前，需要根據(jù)材料調(diào)整光束焦點(diǎn)在工件上的位置。由于激光束，尤其是CO2氣體激光器，一般肉眼是看不到的，所以可以用楔形丙烯塊來檢測(cè)聚焦位置，然后調(diào)整割炬的高度，使聚焦在設(shè)定的位置。

2.穿刺操作要點(diǎn)。在20世紀(jì)的切割過程中，一些零件是從板的內(nèi)部切割的，這需要首先在板上打孔。一種方法是用連續(xù)激光在薄板上打孔，用正常的輔助氣壓照射工件0.2~1s，即可切割工件。當(dāng)工件較厚(如板厚2~4mm)時(shí)，會(huì)用正常氣壓打孔，在工件表面形成大尺寸的溶坑。不僅切割質(zhì)量受到影響，而且熔融材料的飛濺也可能損壞透鏡或噴嘴。此時(shí)，輔助氣體的壓力應(yīng)適當(dāng)增加，同事應(yīng)稍微增加噴嘴孔徑與工件之間的距離。這種方法的缺點(diǎn)是氣體流速增加，切割速度降低。

3.防止工件在尖角處燒傷。連續(xù)激光切割銳角零件時(shí)，如切削參數(shù)匹配或操作不當(dāng)，容易在銳角的轉(zhuǎn)折處自燒，無法形成拐角處的銳角。這不僅惡化了該零件的質(zhì)量，還影響了后續(xù)的切割。解決這一問題的方法是選擇合適的切割參數(shù)，脈沖激光切割時(shí)尖角不存在燒傷問題。