激光切割的工作原理

激光切割技术简介

什么是激光切割？

该工艺采用激光束切割材料。根据这一要求，激光束可帮助切割材料，或将材料切割成传统钻头难以实现的复杂形状。激光切割机还可用于钻孔和雕刻材料。激光切割技术具备多功能性，因为它可以切割各种不同厚度的材料。

为何采用激光切割

激光的用途非常广泛。其中一种用途是切割金属板。在低碳钢、不锈钢和铝板上，激光切割工艺精度高，切割质量好，切口宽度小，热影响区小，并可切割非常复杂的形状和小孔。

大多数人都知道“LASER”这个词是“Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation”（通过受激辐射光扩大）的缩写。但光是如何刺穿钢板的呢？

激光切割的工作原理

光束产生

激光束是一束强度非常高的光，具有单一波长或颜色。在典型 CO₂ 激光器情况下，该波长是红外光谱的一部分，因此，肉眼可见。当光束从产生光束的激光谐振器穿过机器的光束路径时，它的直径只有约 3/4 英寸。在最终聚焦到板材上之前，它可能会被几面镜子（或“弯光器”）反射到不同的方向。聚焦的激光束在击中板材之前会穿过喷嘴孔。同时通过喷嘴孔的是压缩气体，如氧气或氮气。

光束聚焦

聚焦激光束可以通过特殊的透镜或曲面镜来完成，这会出现在激光切割头中。必须精确聚焦光束，使焦点形状呈现圆形，且该点上的能量密度完全一致，都集中在喷嘴上。通过将大光束聚焦到一个点上，这个点的热密度将非常高。想象一下用放大镜将太阳光聚焦在树叶上，这样就可以生火了。现在，想想将 6 千瓦的能量集中到一个点上，您可以想象这个点会有多热。

局部加热

高功率密度导致快速加热，熔化和部分或完全蒸发材料。切割低碳钢时，激光束的热量足以开始典型“氧燃料”燃烧过程，激光切割气体将是纯氧，就像氧燃料割炬一样。切割不锈钢或铝时，激光束只是将材料熔化，然后用高压氮气将熔化的金属从切口吹出。

光束移动

在 CNC 激光切割机上，激光切割头以所需部分的形状在金属板材上移动，从而在板材上切割出该部分。电容高度控制系统可在喷嘴端与被切割的板材之间保持精确的距离。这个距离很重要，因为它决定了焦点相对于板材表面的位置。通过提高或降低焦点，比如，仅高于板材表面、与其表面持平或仅低于其表面，可以影响切割质量。

还有许多其他参数也会影响切割质量，但当所有参数都得到适当控制时，激光切割这种工艺将非常稳定、可靠且精确。