激光切割以连续或重复脉冲模式工作。在切割过程中,激光束被聚焦成一个很小的光斑(小直径可小于0.1mm),使聚焦达到很高的功率密度(可超过106W/cm2)。此时,光束输入的热量(由光能转化而来)远远超过被材料反射、传导或扩散的部分,材料被迅速加热到熔化汽化温度。同时,一股高速气流从同轴或非同轴方向将熔化或气化的物料从物料下部吹出。随着光束与材料的相对运动,孔形成一个狭窄的(0.1~0.3mm)狭缝来分割材料。除了镜头外,它还有一个同轴喷嘴,可以喷出辅助气流。

激光切割的特点可归纳如下: 1、切割质量好,切缝几何形状好,切缝两侧近乎平行且垂直于底面; 2、不粘渣,切缝窄,热影响区小,工件基本不变形;可以切割的材料有很多种。气割只能切割Cr含量小的低碳钢、中碳钢和合金钢,而激光可以切割金属、非金属、金属基和非金属基复合材料、皮革和木材;4高切割效率; 5非接触式加工; 6噪音低;7污染小。

激光切割分类及其机理
激光切割按其机理可分为汽化切割、熔化切割、激光氧熔切割和可控断裂切割。
(1)汽化切割
工件在激光作用下迅速加热至沸点,部分材料以蒸气形式逸出,部分材料以喷射物形式从切割缝底部吹走。这种切割机构所需的激光功率密度一般在10W/cm2左右,是一种针对非熔化材料(木材、石墨塑料等)的切割方式。
(2) 熔断
激光将工件加热至熔融状态,并用氩气、氦气、辅助气流,例如氮气,将熔融材料吹离切口。熔切所需的激光功率密度一般在107w/cm2左右。
(3) 氧气辅助熔化切割
这种方法主要用于切割金属材料。金属被激光迅速加热到燃点以上,与氧气发生剧烈的氧化反应(即燃烧),放出大量热量;继续加热下一层金属,金属会继续被氧化,氧化物会借助气压从缝隙中吹散。切割过程可归结为预热→燃烧→除渣的反复进行。要实现激光氧熔切割,必须满足以下加工条件。
被切割金属的燃点应低于其熔点。例如,铁的燃点为1350°C,比其熔点低1500°C。所得炉渣的熔点应低于金属的熔点。例如,铁渣的熔点为1300~1500℃。
燃烧可放出大量热量。例如,铁在氧气中燃烧释放的热能占铁在切割钢时抗氧熔化时总能量的60%。氧气辅助熔化切割所需能量是汽化切割的5%。可见,激光氧熔切割主要是利用钢等金属在切割过程中氧化释放的热量来进行切割。