切割方法

不同的材料，切割方法不一样，主要分为熔化切割、氧化切割、气化切割、导向断裂切割等。

1 、熔化切割

   在激光熔化切割中，工件材料在激光束的照射下局部熔化，熔化的液态材料被气体吹走，形成切缝，切割仅在液态下进行，故称为熔化切割。切割时在与激光同轴的方向供给高纯度的不活泼气体，辅助气体仅将熔化金属吹出切缝，不与金属反应。这种切割方法的激光功率密度在 107 W/cm 2 左右。

· 激光光束配上高纯惰性切割气体促使熔化的材料离开割缝，而气体本身不参于切割。

· 最大切割速度随着激光功率的增加而增加，随着板材厚度的增加和材料熔化温度的增加而几乎反比例地减小。    在激光功率一定的情况下，限制因数就是割缝处的气压和材料的热传导率。

2 、氧化切割

   与熔化切割不同，激光氧化切割使用活泼的氧气作为辅助气体。由于氧与已经炽热了的金属材料发生化学反应， 释放出大量的热， 结果是材料进一步被加热。

· 材料表面在激光束照射下很快被加热到燃点温度，与氧气发生激烈的燃烧反应，放出大量热量，在此热量作用    下，材料内部形成充满蒸汽的小孔，而小孔周围被熔化的加工材料所包围。

· 燃烧物质转移成熔渣，控制氧和加工材料的燃烧速度，氧气流速越高，燃烧化学反应和去除熔渣的速度也越      快。但是 ，如果氧气速度过快，将导致割缝出口处的反应产物即金属氧化物的快速冷却，对切割质量造成不    利影响。

· 切割过程存在两个热源：激光束照射能和化学反应所产生的热能。据估计，切割碳钢时，氧化反应所产生的热    能占切割所需能量的60%。

· 在氧化切割过程中，如果氧化燃烧的速度高于激光束移动的速度，割缝将变宽且粗糙，反之，如果移动速度      慢，则割缝窄而光滑。

3 、气化切割

  激光束焦点处功率密度非常高，可达 106 W/cm 2 以上，激光光能转换成热能，保持在极小的范围内，材料很 快被加热至气化温度，部分材料气化为蒸汽逸去，部分材料被辅助气体吹走，随着激光束与材料之间的连续不断的相对运动，便形成宽度很窄（如0.2mm）的割缝。这种切割方法的功率密度在 108 W/cm 2 左右。一些不能熔化的材料如木材、碳素材料和某些塑料即通过这种方法进行切割。

· 激光氧化切割在加工精密模型和尖角时是不好的（有烧掉尖角的危险） 。可以使用脉冲模式的激光来限制热    影响。

· 所用的激光功率决定切割速度。在激光功率一定的情况下，限制因数就是氧气的供应和材料的热传导率。

4 、导向断裂切割

   对于容易受热破坏的脆性材料，通过激光束加热进行高速、可控的切断，称为导向断裂切割。这种切割过程主要内容是：激光束加热脆性材料小块区域，引起该区域大的热梯度和严重的机械变形，导致材料形成裂缝。只要保持均衡的加热梯度，激光束可引导裂缝在任何需要的方向产生。选择切割方法，需考虑它们的特点和板件的材料，有时也要考虑切割的形状。由于气化相对熔化需要更多的热量，因此激光熔化切割的速度比激光气化切割的速度快，激光氧化切割则借助氧气与金属的反应热使速度更快；同时，氧化切割的切缝宽，粗糙度高，热影响区大因此切缝质量相对较差，而熔化切割割缝平整，表面质量高，气化切割因没有熔滴飞溅，切割质量最好。另外，熔化切割和气化切割可获得无氧化切缝，对于有特殊要求的切割有重要意义。

   一般的材料可用氧化切割完成，如果要求表面无氧化，则须选择熔化切割，气化切割一般用于对尺寸精度和表面光洁度要求很高的情况，故其速度也最低。另外，切割的形状也影响切割方法，在加工精细的工件和尖锐的角时，氧化切割可能是危险的，因为过热会使细小部位烧损。