激光输出功率对切割质量的影响

对连续波输出的激光器来说，
激光功率大小和模式好坏都会对切割发生重要
影响。
实际操作时，
常常设置最大功率以获得较高的切割速度，
或用以切割较厚
材料。但光束模式（光束能量在横断面上的分布）有时显得更加重要，而且，当
提高输出功率时，
模式常随之稍有变差。
常可发现，
在小于最大功率状况下焦点
处却获得最高功率密度，
并获得最佳切割质量。
在激光器整个有效工作寿命期间，
模式并不一致。
光学元件的状况、
激光工作混合气体细微的变化和流量波动，
都
会影响模式机构。
 
 
 
综上所述，虽然影响激光切割的因素较为复杂，但切割速度、焦点位置、辅
助气体压力和激光功率及模式结构是
4
个最重要的变量。
在切割过程中，
如发现
切割质量明显变差，就首先要检查以上讨论的因素并及时加以调控。
 
 
五、工件特性对切割质量的影响
 
 
 
对激光切割质量甚至能否切割影响最大的有如下因素：
 
 
 
1.
材料表面反射率
 
 
 
对
CO
2
激光器发射出的
10.6mm
远红外光束来说，非金属材料对它吸收较
好，即具有高的吸收率，面金属材料则对
10.6mm
光束吸收较差，特别是具有
高反射率的金、银、铜和铝金属等，对这类材料一般不适宜用
CO
2
激光束，特
别是连续波光束来切割。对铝、铜金属而言，要形成足够的起始功率一般需要
3kW
以上，以获得穿透效果所需要的初始小孔。
 
 
 
黑色金属钢铁类材料及镍、钛等对
10.6mm
的
CO
2
光束有一定吸收率，特
别是当材料表面加热到一定温度或氧化膜以后，
其吸收率还会大幅度提高，
从而
获得较好的切割效果。
 
 
 
对不透明材料，吸收率＝（
1
－反射率），与材料表面状态、温度及波长有
关。
 
 
 
材料对光束的吸收率大小在加热起始阶段具有重要作用，
但一旦工件内部小
孔形成，小孔的黑体效应使材料对光束的吸收率接近
100%
。
 
 
 
2.
材料表面状态
 
 
材料的表面状态直接影响对光束的吸收，
尤其是表面粗糙度和表面氧化层会
造成表面吸收率的明显变化。
在激光切割实践中，
有时可利用材料表面状态对光
束吸收率的影响来改善材料的切割性能。
六、其他因素对切割质量的影响