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非金属材料的激光切割。

10．6um波长的C02激光束很容易被非金属材料吸收，导热性不好和低的蒸发温度又使吸收的光束几乎整个输入材料内部，并在光斑照射处瞬间汽化，形成起始孔洞，进入切割过程的良性循环。

(1)有机材料。

可用激光切割的有机材料包括：塑料(聚合物)、橡胶、木材、纸制品、皮革等。

(2)无机材料。

可用激光切割的无机材料包括：石英、玻璃、陶瓷、石头等。

(3)复合材料。

新型轻质加强纤维聚合体复合材料很难是常规方法进行加工。利用激光无接触加工的特点可以对固化前的层迭薄片高速进行切割修剪、定尺，在激光束的加热下，薄片边缘被融合，避免了纤维屑生成。对完全固化后的厚工件，尤其是硼纤维和碳纤维合成材料，激光切割加工要注意防止切边可能会有碳化、分层和热损伤发生。正如塑料切割一样，合成材料切割过程中需要及时排除废气。还有一种类型的复合材料，就是单纯由两种性能不同的材料上下复合在一起，为了获取较好的切割质量，激光切割总的原则是先切割具有较好切割性有的那一面。

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气化激光切割加工。

在高功率密度激光束的加热下，材料表面温度升至沸点温度的速度是如此之快，足以避免热传导造成的熔化，于是部分材料气化成蒸汽消失，部分材料作为喷出物从切缝底部被辅助气体流吹走。激光切割的温度超过11000℃，足以使任何材料气化，因此在激光切割时。除熔化外，气化也起著重要的作用。有些材料(例如碳和某些陶瓷)的激光切割过程则纯属气化过程。

熔化激光切割加工。

当入射的激光束功率密度超过某一值后，光束照射点处材料内部开妈蒸发，形成孔洞。一旦这种小孔形成，它将作为黑体吸收所有的入射光束能量。小孔被熔化金属壁所包围，然后，与光束同轴的辅助气流把孔洞周围的熔融材料带走。随着工件移动，小孔按切割方向同步横移形成一条切缝。激光束继续沿着这条缝的前沿照射， 熔化材料持续或脉动地从缝内被吹走。

控制断裂激光切割加工

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，称为控制断裂切割。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。

CO2激光切割加工： 激光切割主要是CO2激光切割，CO2激光切割是用聚焦镜将CO2激光束聚焦在材料表面使材料熔化，同时用与激光束同轴的压缩气体吹走被熔化的材料，并使激光束与材料沿轨迹作相对运动，从而形成形状的切缝。CO2激光切割技术比其他方法的明显优点是：

（1）切割质量好。切口宽度窄（一般为0.1--0.5mm）、精度高（一般孔中心距误差0.1--0.4mm,轮廓尺寸误差0.1--0.5mm）、切口表面粗糙度好（一般Ra为12.5--25μm）,切缝一般不需要再加工即可焊接。

（2）切割速度快。例如采用2KW激光功率,8mm厚的碳钢切割速度为1.6m/min；2mm厚的不锈钢切割速度为3.5m/min,热影响区小,变形极小。

（3）清洁、安全、。大大改善了操作人员的工作环境。当然就精度和切口表面粗糙度而言,CO2激光切割不可能超过电加工；就切割厚度而言难以达到火焰和等离子切割的水平。但是就以上显著的优点足以证明：CO2激光切割已经和正在取代一部分传统的切割工艺方法,特别是各种非金属材料的切割。它是发展迅速,应用日益广泛的一种加工方法。

激光切割加工原理：

激光束聚焦成很小的光点其小直径可小于 0.1mm），使焦点处达到很高的功率密度可超过106W／cm2)。这时光束输入（由光能转换）的热量远远超过被材料反射、传导或扩散部分，材料很快加热至汽化湿度，蒸发形成孔洞。随着光束与材料相对线性移动，使孔洞连续形成宽度很窄（如0.1mm左右）的切缝，再用高压气体将熔化或气化物质从切缝中吹走，达到切割材料的效果。由于是用不可见的光束代替了传统的机械刀，激光刀头的机械部分与工作无接触，在工作中不会对工作表面造成划伤；激光切割速度快，切口光滑平整，一般无需后续加工；切割热影响区小，板材变形小，切缝窄（0.1mm~0.3mm）；切口没有机械应力，无剪切毛刺；加工精度高，重复性好，不损伤材料表面；数控编程，可加工任意的平面图，可以对幅面很大的整板切割，无需开模具，经济省时。

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