辅助气体的气流可使激光切割加工的热影响区减小,详情参考www.wuxibuxiu.com
本文通过分析切割过程中材料状态和能量平衡的变化，将其分为三个相互联系的阶段，针对每个阶段根据实验数据建立不同的表达式，来研究加工工艺参数对切割质量的影响，可以使理论模型与实际加工更加接近。激光切割加工的过程分析根据激光切割过程的不同物理形式，可分为汽化切割，熔化切割，氧助熔化切割和控制断裂切割四类。本文所研究的是在实际加工中应用*广的氧助熔化切割，其加工原理是：利用激光束将材料加热到燃点，并与辅助气体一一氧气发生燃烧反应，所产生的热量与激光束共同作为切割热源，熔化切口部分的材料。激光切割的过程从激光光束聚焦照射到钢板上开始，直至切割头沿切割加工轨迹运行到终点。

        整个加工过程可分为三个阶段：**阶段钢板被激光加热升温至燃点；**阶段从Fe和O₂发生燃烧反应开始至钢板被烧穿；第三阶段激光束和切割头连续移动，*终将钢板割开。下而分别加以分析。**阶段的过程分析在氧助熔化切割加工开始时，高功率密度的激光束以固定集中点热源的方式照射在工件的起割点处(在实际切割加工时，为去除材料的毛边，通常将起割点取在板材工件的内部)。激光束的能量以一定的吸收率被材料吸收，所吸收的激光能量被迅速转化为热能，造成起割点处的温度不断上升，并通过热传导方式向周围材料传递热量。能量损耗的方式除热传导外，还有对流和辐射。

        根据Lim和Powell的实验结论：激光切割中*主要的热量损失是热传导，而热辐射和对流导致的散热非常小，可以忽略不计。氧气气流从切割头的喷嘴中喷出，可以促进被照射部位迅速氧化，钢板的升温和氧化使其对激光的吸收率不断增大。同时，辅助气体的气流也可以使激光切割加工的热影响区减小。此时分析能量平衡关系，只有激光的能量作为输入能量，被消耗于照射点处钢板的温升和周围的热传导温度场。当钢板被激光照射处温度升高到燃点温度97度时，激光切割过程的**阶段就结束了，开始进入下一个加工阶段。

        **阶段的过程分析在激光照射下，材料表而被加热到燃点温度后，由于周围空气中的氧气含量非常高，Fe和O₂的燃烧反应就从激光照射点处开始发生，并快速向周围各个方向扩散。此时从喷嘴出来的氧气由低压变成高压，一方而补充燃烧反应所消耗的氧气，为反应的连续进行提供充足的氧气；另一方而对燃烧反应区产生沿板厚向下的冲击作用。在实验中发现：燃烧反应在向周围扩展时，向下的反应扩展速度总是高于向侧而的扩展速度，可以认为是燃烧反应产生的熔渣的重力和高压气流的冲击共同作用的结果。同时还可观察到由于燃烧反应非常剧烈，在反应区内，熔渣沸腾，中间有很多微小的气泡，这些气泡中既有汽化的金属也有很多氧气。