激光切割是一种利用高能激光束对材料进行精确切割的技术，其工作原理可分为以下几个关键步骤：

1. 激光生成与聚焦

激光器产生光束：通过CO₂、光纤或固态激光器产生高能量密度的激光（波长通常为红外或紫外波段）。

光束聚焦：通过透镜或曲面镜将激光束聚焦成极小的光斑（直径约0.1-0.3mm），能量密度可达10⁶~10⁸ W/cm²。

2. 材料相互作用

激光束照射到材料表面时，根据材料特性发生以下反应：

金属材料：

- 吸收激光能量→局部瞬间升温至熔点（或沸点）→形成熔池或汽化。

- 辅助气体（如氧气、氮气）吹走熔融金属，形成切割缝。

非金属材料（如亚克力、木材）：

- 直接汽化或化学键断裂，部分材料通过燃烧反应（如氧气辅助）加速切割。

3. 切割过程控制

运动系统：通过数控（CNC）系统控制激光头或工作台移动，按预设路径切割。

辅助气体：

氧气：助燃，提高切割速度（碳钢），但可能氧化切口。

氮气：保护切口（不锈钢、铝合金），防止氧化。

空气/氩气：用于非金属或特殊材料。

4. 切割质量影响因素

激光功率 功率越高，可切厚度越大，但过高可能导致烧蚀过度。

切割速度 速度过快→切不透；过慢→材料过热变形。

焦点位置 焦点位于材料表面时切割效率最高，偏移会导致切口变宽或能量不足。

气体压力 压力不足→熔渣残留；压力过高→切口不平整。

5. 技术特点

优势：

- 精度高（±0.1mm），切口光滑，无机械应力。

- 可加工复杂图形，无需模具，柔性化生产。

局限性：

- 高反射金属（如铜、铝）需特殊处理。

- 厚板切割效率低于等离子或水刀。

6. 典型应用场景

金属加工：汽车零件、钣金外壳、金属艺术品。

非金属加工：亚克力标牌、服装皮革镂空、电子元件切割。

7. 安全提示

防护措施：

- 佩戴护目镜（防激光反射）。

- 设备需密封，防止烟雾/粉尘扩散。

- 切割易燃材料时配备排烟系统。

激光切割通过精准的能量控制和运动系统，实现高效、高质的材料加工，是现代制造业的核心技术之一。