激光切割的主要工藝參數(shù)是切割的激光功率、切口寬度、切割速度和氣體流量。其他因素,如激光束質量、透鏡焦距、散焦和噴嘴等對激光切割也有很大影響。
(1) 激光功率
激光切割所需的功率由材料的特性和切割機制決定。例如,切割表面反射率高、導熱性好的材料,以及切割熔點高的材料,都需要較大的激光功率和功率密度。使用不同的切割機構切割相同的材料需要不同的功率。氣化切割所需功率大,熔化切割次之,氧氣輔助熔化切割所需功率小。隨著板厚度的增加,所需的激光功率增加。
(2) 切削速度
在一定的功率條件下,板材越厚,切割速度越慢。切削速度對切口的表面粗糙度也有很大的影響。研究表明,切口表面粗糙度與切割速度的關系呈U型變化,不同板材厚料,不同的切割氣壓,有一個的切割速度,在這個速度下切割,切口的表面粗糙度值小。一般來說,切割速度越快,需要的功率就越大。
(3)氣體壓力(氣體流量)
切割時注入的氣體有以下作用:熔化切割時,液態(tài)金屬被注入氣體的壓力吹走,形成切口。氧氣輔助熔化切割時,氣體與切割金屬發(fā)生反應放出熱量,提供部分切割能量,同時氣體將反應物吹走。然而,氣體對材料也有冷卻作用,從切割區(qū)帶走一些能量。因此,氣體對切割質量的影響是雙重的。氣體流速還與噴嘴類型有關。不同的噴嘴使用不同的氣體流速。當功率和被切割材料厚度一定時,有一個切割氣體流量,此時切割速度快。隨著激光功率的增加,切割氣體的流量增加。
(4) 光束質量、鏡頭焦距和散焦
當激光輸出光束的模式是基本橫向模式時,激光切割是有利的。這樣,可以獲得小光斑和聚焦后更高的功率密度。實驗研究表明,無氧輔助切割時切口寬度幾乎等于激光光斑直徑。光斑大小與聚焦透鏡的焦距成正比。短焦距的鏡頭雖然可以獲得較小的光斑,但焦深卻很小。需要說明的是,與幾何光學不同,激光加工技術中使用的焦深定義為:若光束某一橫截面中心的功率密度為焦點的1/2,則該點與焦點之間的距離稱為焦深。焦深越小,可切割的板厚越薄,工件表面到透鏡的距離要求越嚴格。切割厚板時,應選擇焦距較大的聚焦鏡。離焦量對切割速度和切割深度影響很大,在切割過程中必須保持不變。一般選擇離焦量為負值,即焦點位置放在切割板下方的某一點。
(5) 噴嘴
噴嘴是影響激光切割質量和效率的重要部件。激光切割一般采用同軸(氣流與光軸同心)噴嘴,噴嘴出口直徑應根據(jù)板材厚度選擇。此外,噴嘴到工件表面的距離對切割質量也有很大的影響。為了保證切割過程的穩(wěn)定性,這個距離必須保持不變。