CO2激光切割技术相对于其他方法的优点是：
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），切缝一般无需再加工即可焊接。切割速度快
例如使用2KW激光功率，8mm厚碳钢切割速度为100； 2mm厚不锈钢切削速度为100、热影响区小，变形极小。清洁、安全、无污染
大大改善了操作人员的工作环境。当然，CO2激光切割在精度和切割表面粗糙度方面无法超过电加工；在切割厚度方面，很难达到火焰和等离子切割的水平。然而，上述显着优势足以证明CO2激光切割已经并且正在取代部分传统切割工艺方法，尤其是各种非金属材料的切割。它是一种发展迅速、应用广泛的先进加工方法。
1990年代以来，由于我国社会主义市场经济的发展，企业之间的竞争十分激烈，每个企业都必须根据自身情况正确选择某些先进的制造技术，以提高产品质量和生产效率。因此，CO2激光切割技术在中国取得了飞速发展。 (1)定向光的普通光源向各个方向发光。为了使发射的光向一个方向传播，需要在光源上安装一定的聚光装置。例如，汽车的前照灯和探照灯都装有具有聚光作用的反光镜，使辐射光向一个方向聚集和发射。激光器发出的激光本质上是向一个方向发射的，光束的发散度极小，只有0、弧度左右，接近于平行。 2008年，人类首次使用激光照亮月球。地球与月球之间的距离约为38万公里，但月球表面的激光光斑不到两公里。如果聚光效果很好，那看似平行的探照灯柱就会对准月球，根据光斑的直径覆盖整个月球。
(2)极高的亮度 在激光发明之前，高压脉冲氙灯在人造光源中亮度最高，可与太阳的亮度媲美，而红宝石的激光亮度激光可以超过氙灯的数百亿倍。因为激光太亮了，它可以照亮远处的物体。红宝石激光器发出的光束在月球上产生约0、02勒克斯（照度单位）的照度，颜色为鲜红色，激光光斑清晰可见。如果用最强大的探照灯照亮月球，所产生的照度只有大约万亿分之一勒克斯，人眼根本无法察觉。激光亮度极高的主要原因是定向发光。大量光子在极小的空间内集中发射，能量密度自然极高。激光的亮度与太阳光的比值以百万计，它是由人类创造的。激光的颜色 激光的颜色取决于激光的波长，而波长又取决于发射激光的活性物质，即受刺激时产生激光的物质。刺激红宝石会产生深玫瑰色激光束，用于医学，例如治疗皮肤病和手术。众所周知，最有价值的气体之一是氩气，它会产生蓝绿色激光束，它有很多用途，例如激光打印，在显微眼科手术中也是必不可少的。半导体产生的激光发射红外光，所以我们肉眼看不见，但它的能量正好可以读取光盘，可以用于光纤通信。激光分离技术 激光分离技术主要是指激光切割技术和激光钻孔技术。激光分离技术将能量集中到一个微小的空间中，可以获得~/cm2的极高辐照功率密度。这种高密度能量用于非接触、高速和高精度的加工方法。在如此高的光功率密度的照射下，几乎任何材料都可以进行激光切割和冲压。激光切割技术是摆脱传统机械切割、热处理切割等的一种新型切割方式，具有切割精度更高、粗糙度更低、切割方式更灵活、生产效率更高等特点。作为在固体材料上钻孔的方法之一、激光钻孔已成为一种具有特定应用的加工技术，主要应用于航空、航天和微电子等行业。 （3）颜色 极纯光的颜色是由光的波长（或频率）决定的。某些波长对应于某些颜色。太阳光的波长分布在0、76微米到0、4微米左右，对应的颜色是从红色到紫色的7种颜色，所以太阳光不是单色的。发出单一颜色光的光源称为单色光源，它发出单一波长的光。例如氪灯、氦灯、氖灯、氢灯等都是单色光源，只发出某种颜色的光。单色光源的光波波长虽然单一、但仍有一定的分布范围。比如霓虹灯只发出红光，它的单色性非常好。它被称为单色之冠。波长分布范围仍为0、0纳米。因此，霓虹灯发出的红光，若仔细辨认，仍包含数十种。红色的。可以看出，光辐射的波长分布区间越窄，单色性越好。激光输出的光具有非常窄的波长分布，因此颜色非常纯正。以氦氖激光器输出红光为例，其光的波长分布可窄至2×10^-9纳米，是氪灯发出的红光波长分布的千分之二、可以看出，激光的单色性远远超过任何单色光源。 (4)能量密度最高的光子的能量由E=hv计算，其中h为普朗克常数，v为频率。可以看出，频率越高，能量越高。激光频率范围为 3、*10^(14)Hz 至 7、(14)Hz。电磁波谱大致可以分为：（1）无线电波——波长从几公里到0、3米左右，一般的电视和无线电广播（2）微波——波长从0、3米到10^-3米，这些波多用在雷达或其他通信系统中； (3)红外线——波长从10^-3米到7、8×10^-7米； (4) 可见光——这是人们可以感知的很窄的波段。波长来自——。光是原子或分子中的电子改变其运动状态时发出的电磁波。因为它是电磁波中我们可以直接感知和感知的部分； (5)紫外线——波长从3×10^-7米到6×10^-10米。这些波的产生原因与光波相似，并且通常在放电期间发射。因为它的能量与一般化学反应所涉及的能量相当，所以紫外线的化学作用最强； (6)伦琴射线——这部分电磁波谱，波长从2×10^-9米到6×10^-12米。当电原子的内部电子从一种能态跃迁到另一种能态时或当电子在核电场中减速时，就会发射伦琴射线（X射线）； (7) 伽马射线 - 波长从 10^- 10 ~ 10^-14 米的电磁波。这种看不见的电磁波是从原子核发出的，这种辐射往往伴随着放射性物质或核反应。伽马射线具有很强的穿透力，对生物的破坏性很大。从这个角度来看，激光能量不是很大，但是它的能量密度很大（因为它的作用范围很小，一般只有一点），短时间内就聚集了大量的能量，而且它可以用作武器。明白了。编辑本段 激光器的其他特点 激光器有很多特点：首先，激光器是单色的，或者说是单频的。有一些激光器可以同时产生不同频率的激光器，但这些激光器相互隔离，单独使用。其次，激光是相干光。相干光的特点是它的所有光波都是同步的，整个光束就像一个“波列”。同样，激光高度集中，这意味着它必须经过很长的距离才能分散或会聚。激光 (LASER) 是 1960 年代发明的光源。 LASER是英文“Light Amplification by Stimulated Emission”的首字母缩写。激光有很多种，从几个足球场到一粒米或一粒盐不等。气体激光器包括氦氖和氩激光器；固态激光器包括红宝石激光器；半导体激光器包括激光二极管，例如 CD 播放器、DVD 播放器和 CD-ROM 中的激光二极管。每个激光器都有其独特的产生激光的方法。适合CO2激光切割的产品大致可分为三类：
第一类：从技术经济角度看不适合制造模具的金属钣金件，尤其是轮廓复杂、小批量、一般低厚度；碳钢、6mm厚不锈钢，节省制作模具的成本和周期。已使用的典型产品有：自动电梯结构件、电梯面板、机床及食品机械罩盖、各种电器柜、开关柜、纺织机械配件、工程机械结构件、大型电机硅钢片等。
第二类：用于装饰、广告、服务行业的不锈钢（一般厚度3mm）或非金属材料（一般厚度）的图案、标记、字体等。如艺术相册的图案，公司、单位、酒店、商场的标志，车站、码头、公共场所的中英文字体。
第三类：需要均匀切缝的特殊零件。应用最广泛的典型零件是包装印刷行业使用的模切板，需要在厚木模板上切出槽宽为0、7~0、8mm的槽，然后在槽中插入刀片。在模切机上使用时，切割各种印刷图形的包装盒。我国近年应用的一个新领域是油筛管。为防止泥沙进入油泵，在壁厚6~9mm的合金钢管上切出一条0、3mm宽的均匀狭缝。穿孔起点处小孔的直径不应大于0、3mm。切割技术难度大，已有多台机组投产。除上述应用外，国外也在不断拓展应用领域。
⑴使用3D激光切割系统或配置工业机器人切割空间曲线，开发各种3D切割软件，加快从绘图到切割零件的过程。
2 为提高生产效率，研发了各种专用切割系统、物料输送系统、直线电机驱动系统等。
⑶ 为扩大工程机械、船舶工业等领域的应用，切割低碳钢的厚度已经超过，特别重视氮切割低碳钢技术的研究，因此以提高厚板的切割质量。因此，拓展我国CO2激光切割的工业应用领域，解决一些新应用领域的技术难题，仍然是工程技术人员面临的重要课题。 CO2激光切割的几项关键技术是光、机、电一体化技术。
激光束的参数、机床和数控系统的性能和精度直接影响激光切割的效率和质量。特别是对于切割精度高或厚度大的零件，必须掌握和解决以下关键技术：
焦点位置控制技术
焦点位置控制技术：激光切割的优点之一是光束的能量密度高度，一般/cm2、由于能量密度与4/πd2成正比，焦斑直径尽可能小，以产生窄缝；同时，焦斑的直径也与镜头的焦深成正比。聚焦透镜的焦深越小，焦斑直径越小。但切割时有飞溅，镜片离工件太近，容易损坏镜片。因此，5"~7、5"（~）的焦距在大功率CO2激光切割的工业应用中得到广泛应用。实际焦斑直径在 0、1~0、4mm 之间 为了获得高质量的切割，有效焦深还与镜片直径和被切割材料有关。比如用5英寸的镜头切割碳钢，焦深在焦距的+2%范围内，也就是5mm左右。因此，控制重点相对于被切割材料表面的位置非常重要。考虑切割质量、切割速度等因素，原则上6mm碳钢重心在表面以上； 6mm不锈钢，重点在表面以下。具体尺寸由实验确定。
工业生产中确定焦点位置的三种简单方法： (1)印刷方式：使切割头上下移动，在塑料板上进行激光束印刷，并专注于最小的印刷直径。 (2)斜板法：用与垂直轴成一定角度放置的塑料板水平拉动，找到激光束的最小点作为焦点。 (3)蓝色火花法：取下喷嘴，吹气，将脉冲激光打在不锈钢板上，使切割头从上到下向下移动，直到最大的蓝色火花为焦点。对于飞行光路的切割机，由于光束的发散角，切割的近端和远端之间的距离不同，聚焦前的光束大小也不同。入射光束的直径越大，焦点的直径越小。为了减少聚焦前光束尺寸变化引起的焦斑尺寸变化，国内外激光切割系统制造商提供了一些特殊装置供用户选择：
⑴准直管。这是一种常用的方法，即在CO2激光器的输出端加一根平行光管进行扩束处理，扩束后的光束直径变大，发散角变小，使近端和远端在切削工作范围内的末端减小。末端聚焦前的光束大小几乎相同。
2 在切割头上增加一个独立的移动镜头下轴，它是两个独立的部分，Z轴控制与切割头的距离（standoff）喷嘴喷到材料表面。当机床工作台移动或光轴移动时，光束从近端到远端F轴也同时移动，使光束聚焦后的光斑直径保持不变。整个加工区域。
⑶控制聚焦镜（通常是金属反射聚焦系统）水压。如果聚焦前光束尺寸变小，焦斑直径变大，会自动控制水压改变聚焦曲率，使焦斑直径变小。
⑷增加补偿飞行光路切割机上的x和y方向光路系统。即当切割远端的光路增加时，补偿光路缩短；相反，当切割近端的光路减小时，补偿光路增加，以保持光路长度一致。
切割穿孔技术
任何一种热切割技术，除了在少数情况可以从板边开始，一般要在板子上打一个小孔。较早的激光冲压复合机，是先用冲床冲一个孔，然后用激光从小孔中冲出一个孔。开始切割。对于没有冲孔装置的激光切割机，穿孔的基本方法有两种：
(1)爆破穿孔：（Blastdrilling），材料经过连续激光照射后，在中心形成一个凹坑，然后熔化的材料很快通过与激光束同轴的氧气流去除以形成孔。一般来说，孔的大小与板的厚度有关。爆破穿孔的平均直径为板厚的一半。因此，较厚板的爆破孔直径较大，不圆，不宜用在要求较高的部位（如油筛缝管）。 )，只能用于废料。此外，由于穿孔所用的氧气压力与切割所用的氧气压力相同，因此飞溅较大。
（2）脉冲钻孔：（脉冲钻孔）使用具有高峰值功率的脉冲激光熔化或汽化少量材料。常使用空气或氮气作为辅助气体，以减少因放热氧化引起的空穴膨胀。切割时气体压力高于氧气压力。小的。每个脉冲激光只产生少量粒子射流，逐渐加深，因此厚板的穿孔时间需要几秒钟。穿孔完成后，立即将辅助气体换成氧气进行切割。这样，穿孔直径更小，穿孔质量优于爆破穿孔。用于此目的的激光器不仅应具有高输出功率；更重要的是光束的时空特性，所以一般的横流CO2激光器不能满足激光切割的要求。此外，脉冲射孔还需要更可靠的气路控制系统来实现气体种类、气体压力的切换和射孔时间的控制。在脉冲穿孔的情况下，为了获得高质量的切割，应注意从工件静止时的脉冲穿孔到工件的恒速连续切削的过渡技术。从理论上讲，通常可以改变加速段的切割条件：如焦距、喷嘴位置、气压等，但在实践中，由于时间太短，不太可能改变上述条件。在工业生产中，主要采用改变平均激光功率的方法更为现实。具体方法有3种：（1）改变脉冲宽度； (2)改变脉冲频率； (3)同时改变脉冲宽度和频率。实际结果表明，第三种效果最好。喷嘴设计与控制技术
激光切割钢材时，氧气和聚焦的激光束通过喷嘴射向被切割材料，从而形成气流。对气流的基本要求是进入切口的气流要大，速度要快，这样才能有足够的氧化作用，才能使切口材料充分进行放热反应；同时，有足够的动量将熔融材料吹出。因此，除了光束质量及其控制直接影响切割质量外，喷嘴的设计和气流的控制（如喷嘴压力、工件在气流中的位置等）也很重要。非常重要的因素。今天的激光切割喷嘴采用简单的结构，即锥形孔，末端有一个小圆孔。设计通常使用实验和误差方法完成。由于喷嘴一般采用紫铜制作，体积小，是易损件，需要经常更换，所以不进行流体力学计算分析。使用时从喷嘴侧面引入一定压力Pn（表压为Pg）的气体，称为喷嘴压力。它从喷嘴出口喷出，经过一定距离后到达工件表面。该压力称为切割压力Pc，最后气体膨胀至大气压。 Pa.研究工作表明，随着Pn的增加，气流速率增加，Pc也增加。
可由下式计算：V=8、2d2(Pg+1)
V-气体流量L/min
d-喷嘴直径mm
Pg-喷嘴压力（表压) bar
不同的气体有不同的压力阈值。当喷管压力超过该值时，气流为正常斜激波，气流速度由亚音速过渡到超音速。这个阈值与Pn和Pa的比值以及气体分子的自由度（n）有关：比如氧气和空气，n=5、所以阈值Pn=1bar×(1、2)3、5=1、当喷嘴压力较高时，Pn/Pa=(1+1/n)1+n/2（Pn；4bar），气流的法向斜激波被封成法向激波，切削压力Pc减小，气流速度降低，工件表面形成涡流，削弱气流去除熔融材料的效果，影响切削速度。因此，采用带锥形孔和末端小圆孔的喷嘴，氧气的喷嘴压力往往在3 bar以下。
为了进一步提高激光切割的速度，可以在提高喷嘴压力的前提下，根据空气动力学原理，在不产生法向冲击波的情况下，设计制造一种缩放喷嘴，拉瓦尔喷嘴。为方便制作，采用图1所示的结构。 4可以通过。德国汉诺威大学激光中心使用焦距为2、5″的激光，分别用小孔喷嘴和拉瓦尔喷嘴进行实验，如图4所示。测试结果如图5所示：NO2、NO4、NO5喷嘴在不同氧气压力下的切割表面粗糙度Rz与切割速度Vc的函数关系。从图中可以看出，NO2小孔喷嘴的切割速度在Pn为（或4bar）时只能达到2、/min（碳钢板厚度为2mm）。当达到 Pn 时，两个 Laval 喷嘴 NO4 和 NO5 可以达到相同的切割速度。需要指出的是，切削压力 Pc 也是工件到喷嘴的距离的函数。由于斜向冲击波在气流边界的多次反射，切割压力呈周期性变化。第一高切割压力区靠近喷嘴出口，工件表面到喷嘴出口的距离约为0、5~1、5mm，切割压力Pc大且稳定，是切割手柄常用的工艺参数在今天的工业生产中。第二高的切割压力区域在喷嘴出口的3~3、5mm左右，切割压力Pc也较大，也能达到很好的效果，有利于保护镜片，提高其使用寿命。不能使用曲线上的其他高切割压力区域，因为它们距离喷嘴出口太远，无法匹配聚焦光束。
综上所述，CO2激光切割技术在我国工业生产中的应用越来越多，国外也在研究开发更高切割速度和更厚钢板的切割技术和设备。为满足工业生产日益提高的质量和生产效率要求，必须注重解决各项关键技术，落实质量标准，使这项新技术在我国得到更广泛的应用。
