二氧化碳激光器切割技術在我國工業(yè)生產中得到了非常廣泛的應用，并且在高速切割和厚鋼板的切割技術領域仍具有巨大的發(fā)展?jié)摿?。激光切割工藝主要包括熔化切割、汽化切割、氧化熔化、和控制斷裂。下面我們就來討論一下這四種工藝各自的原理和特點。
熔化切割
熔化切割是用入射激光束加熱材料，當激光束功率密度超過某一值后，材料被照射部位會開始內部蒸發(fā)，從而形成很小的孔洞。這樣的孔洞會進一步吸收激光束的能量，使將其保衛(wèi)的金屬壁熔化。與此同時，與光束同軸的輔助氣流把孔洞周圍的熔融材料帶走。隨著工件的移動，就可以在金屬表面切割出一條切縫。
汽化切割
汽化切割需要的激光束功率比熔化切割更高，在這樣的光束照射下，可以使被切割材料未經熔化而直接達到沸點的溫度。這樣，材料就能夠以蒸汽的狀態(tài)消失，蒸汽隨身帶走熔化質點和沖刷碎屑，從而形成孔洞。汽化過程中，大約40%的材料是化作蒸汽消失的，而另有60%的材料是以熔滴的形式被氣流驅除的，這部分材料將會作為噴出物從切縫底部吹走。在加工過程中，可能會遇到很多不能熔化的材料，比如木材和碳素材料等，都可以通過這種切割工藝來加工。
氧化熔化
熔化切割是使用氧氣等活性氣體作為輔助氣流。在切割時，使材料表面在激光束的照射下被加熱到燃點溫度，進而與氧氣發(fā)生激烈的燃燒反應，并且釋放出大量的熱。這些熱量將對材料加熱，使其內部形成充滿蒸汽的小孔，并且將包圍小孔的金屬壁熔化。
金屬在氧氣中的燃燒速度是通過燃燒物質轉移成熔渣來控制的，因為氧氣擴散通過熔渣到達點火前沿的快慢將直接決定燃燒速度。氧氣流速越高，燃燒反應就越激烈，同時去除熔渣的速度也越快，就能夠實現更高的切割速度。當然，氧氣流速也并不是越高越好，因為流速過快有可能會導致切縫出口處反應產物即金屬氧化物發(fā)生快速冷卻，這對于切割質量是非常不利的。
這種切割工藝中，金屬的熔化存在兩個熱源，一個是激光照射產生的熱量，另一個是氧與金屬化學反應產生的熱量。據估計，切割鋼材料時，氧化反應放出的熱量要占切割所需全部能量的60%左右。因此，對于氧氣的燃燒速度和激光束的移動速度要經過精密的計算，實現完美配合。如果氧的燃燒速度高于激光束的移動速度，割縫顯得寬而粗糙。如果激光束移動的速度比氧的燃燒速度快，則所得切縫狹而光滑。
控制斷裂
控制斷裂是通過激光束加熱，使材料進行高速、可控的切斷，這種工藝對于容易受熱破壞的脆性材料是非常有效的。具體過程是：用激光束加熱脆性材料的小塊區(qū)域，引起該區(qū)域較大的熱梯度和嚴重的機械變形，導致材料形成裂縫。只要保持均衡的加熱梯度，激光束就可以引導裂縫在任何需要的方向產生。
值得注意的是，這種控制斷裂切割不適合切割銳角和角邊切縫。切割特大封閉外形也不容易獲得成功?？刂茢嗔亚懈钏俣瓤?，不需要太高的功率，否則會引起工件表面熔化，破壞切縫邊緣。其主要控制參數是激光功率和光斑尺寸大小。
