激光切割 原理

激光切割原理

激光切割是一种常见的材料切割方式，它主要利用激光束对材料进行高能量密度的瞬间照射，使其熔化和汽化，从而实现对材料的切割。本文将详细介绍激光切割的原理。

一、激光切割的基本原理

激光切割是利用高能量密度的激光束对材料进行瞬间加热和汽化，使其在短时间内形成一个小孔，并通过气体流将孔内物质吹散，从而实现对材料的切割。具体来说，激光束首先通过透镜系统进行聚焦，使得其能量密度达到足够高，并在材料表面形成一个小孔。随着激光束不断向下穿过材料，小孔内部的物质会被加热并汽化，同时由于气体流的作用，被汽化物质会被吹散并带走。这样就可以实现对材料的切割。

二、激光与物质相互作用原理

1. 激光与物质相互作用基本原理

激光与物质相互作用的基本原理是利用激光束的能量来改变物质的状态。当激光束照射到物质表面时，其能量会被吸收并转化为热能，从

而使得物质表面产生高温。随着激光束不断向下穿过物质，其能量会逐渐减弱并被吸收，从而使得物质内部产生高温。当温度达到一定值时，物质开始熔化和汽化，并形成一个小孔。

2. 激光与材料相互作用的特点

激光与材料相互作用具有以下特点：

（1）激光与材料之间的相互作用是非接触性的，不会对材料造成机械损伤。

（2）激光束聚焦后能量密度非常高，可以在很短时间内将材料加热至临界温度。

（3）由于气体流的作用，被加热和汽化的材料会被迅速吹散并带走。

三、激光切割机构

1. 激光发生器

激光发生器是激光切割的核心部件，它能够产生高功率、高能量密度的激光束。目前常用的激光发生器包括CO2激光器、光纤激光器和固态激光器等。

2. 光路系统

光路系统主要由透镜组成，其作用是将激光束聚焦到材料表面形成一

个小孔。透镜的种类和数量会影响到切割质量和速度。

3. 气体流系统

气体流系统主要由压缩空气或氮气组成，其作用是将小孔内部物质吹

散并带走。气体流量的大小会影响到切割速度和质量。

四、激光切割的应用范围

1. 金属材料

激光切割可以对金属材料进行高精度、高速度的切割，适用于不锈钢、铝合金、铜合金等材料。

2. 非金属材料

激光切割还可以对非金属材料进行切割，如亚克力、木板、玻璃等。

3. 其他应用

激光切割还可以应用于汽车、电子、航空等领域，如汽车零部件、电

子元器件和飞机部件等。

五、激光切割的优缺点

1. 优点

（1）高精度：激光切割可以实现高精度的切割，精度可达到0.05mm。

（2）高速度：激光切割速度快，可达到每分钟几十米的速度。

（3）无接触：激光切割是一种非接触性的加工方式，不会对材料造成机械损伤。

2. 缺点

（1）成本高：激光设备价格较贵，维护和维修成本也比较高。

（2）局限性：激光切割对材料的适应性不如其他加工方式广泛。