激光切割的工艺参数及切割质量控制

（一）切口质量

（1）切口宽度 切口宽度同光束模式和聚焦后的光斑直径有很大关系，CO₂激光束聚焦后的光斑直径一般在0.15～0.3mm之间。在切割低碳钢薄板时，焦点一般在工件上表面，切口宽度大致等于光斑直径。随着切割板厚的增加，切割速度下降，就会形成上宽下窄的楔形切口，如图6-3-3所示，且上部切口宽度往往大于光斑直径。一般CO₂激光切割碳钢时的切口宽度约为0.2～0.3mm。

图6-3-3 激光切割的切口

（2）切口倾角θ 一般在0°～1°之间，看不出明显的倾斜。切口下缘也会有倒V形的塌角量ΔF，但也不明显，ΔF值约为几十个μm。

（3）切割面粗糙度 影响切割面粗糙度的因素较多，除了光束模式和切割参数外，还有功率密度，工件材质及厚度。一般，粗糙度随板厚的增大而变大，板厚1mm时（低碳钢），粗糙度约为10μm级。

（二）光束横模

光束横模代表激光束光场的横向分布规律，其形式又分为：基模、低阶模和多模。

（1）基模 是切割的最理想模式，主要出现在功率小于1kW的激光器。

（2）低阶模 与基模比较接近，主要出现在1～2kW的中型功率激光器。

（3）多模是高阶模的混合，出现在功率大于3kW的激光器。

单模（基模）激光的切割能力优于多模。(www.xing528.com)

（三）焦点位置

焦点位置对切口宽度和切割深度影响较大，一般选择焦点位于板材表面下方的大约1/3板厚处。

（四）激光功率与切割厚度

激光功率越大，能切割的材料厚度也越厚，表6-3-1为各种功率的CO₂激光切割不同金属材料的实验最大厚度。

表6-3-1 激光功率与材料切割厚度

（五）切割速度

切割速度直接影响切口宽度和切口表面粗糙度。不同材料的板厚，不同的切割气体压力，切割速度有一个最佳值，约为最大切割速度的80%。切割速度过高，切口清渣不净；切割速度过低，则板材易过烧，且切口宽度和热影响区过大。

（六）辅助气体的种类和压力

对于铁系金属如低碳钢等，多采用O₂作辅助气体，以利用铁氧燃烧反应的热量促进切割过程，有资料估计这部分热量能占总切割能量的70%左右。但采用压缩空气则比较经济。而不锈钢与氧气的反应效果很小，为了能得到洁净的切口，可采用氮气作为辅助气体。切割钛时，当要求高的切口质量，可使用氩气（Ar）。

激光切割对辅助气体的基本要求是进入切口的气流量要大，速度要高，以便有充足的气体使切口材料充分进行放热反应，并有足够的动量将熔融材料喷射带出。喷嘴气流压力过低，吹不走切口处的熔融材料，压力过高，易在工件表面形成涡流，反而削弱了气流去除熔渣的作用。在高速切割薄板材料时，以（3～4）×10⁵Pa的气压为宜，切割厚板时用中压，而切割铝材和不锈钢时，压力要求更高。