激光是二(er)十世紀最(zui)重(zhong)要的發明之(zhi)壹，隨(sui)著(zhe)科(ke)技的發展(zhan)，激光技術(shu)已經(jing)應用(yong)到(dao)工(gong)業生產中的各個領(ling)域(yu)，從航(hang)空(kong)航天到(dao)船(chuan)舶(bo)制(zhi)造，從醫療(liao)手術(shu)到(dao)集(ji)成電(dian)路生產，從機(ji)械制(zhi)造到(dao)服裝(zhuang)生產……不(bu)同的工(gong)業領域，激光有著不(bu)同的解(jie)決(jue)方(fang)案(an)，激光切割、焊接、熱(re)處(chu)理(li)、熔(rong)覆、毛化(hua)、打標(biao)等(deng)等(deng)。其中，激光切割在工(gong)業激光應用(yong)中占(zhan)的比例(li)約(yue)為70%。激光切割以其高速(su)度、高精度及(ji)高切口(kou)光(guang)潔(jie)度而著(zhu)稱。配(pei)合以先(xian)進的數控(kong)系統(tong)及(ji)機(ji)床，使得(de)激光在二(er)維(wei)、三維(wei)切割中有著非常(chang)優異(yi)的表(biao)現。但是(shi)，也(ye)有很(hen)多問(wen)題在(zai)困惑(huo)著(zhe)用(yong)戶(hu)，什麽樣(yang)的激光技術(shu)才(cai)是最(zui)好的？什麽樣(yang)的激光技術(shu)才(cai)是適(shi)合的？可以從哪些角(jiao)度來(lai)考查(zha)？又有什麽指標來(lai)量(liang)化(hua)呢(ne)？讓我(wo)們壹起來(lai)走(zou)近(jin)激光，揭開它神(shen)秘(mi)的面(mian)紗。

　　第壹：影(ying)響(xiang)激光切割機(ji)質(zhi)量的要素(su)：激光器

　　激光器是激光設(she)備(bei)的心(xin)臟，對激光切割質(zhi)量起著(zhe)決(jue)定性的作(zuo)用(yong)。壹個(ge)好的激光器，應該(gai)具(ju)備(bei)理(li)想的模(mo)式(shi)，穩(wen)定的功率(lv)等(deng)要素(su)。

　　激光器的種類很(hen)多，從不(bu)同(tong)的角度可以對它有不同(tong)的定義。從激勵的介質(zhi)來(lai)區(qu)分，大致(zhi)可分為固(gu)體(ti)激光器和(he)氣(qi)體(ti)激光器，它們分別用(yong)不(bu)同的固體(ti)或氣(qi)體(ti)來(lai)作(zuo)為(wei)介質(zhi)，如(ru)最(zui)早(zao)的激光器就是(shi)采(cai)用(yong)紅寶石作(zuo)為(wei)介質(zhi)。目前(qian)用(yong)於(yu)激光切割的主流(liu)激光器為二(er)氧(yang)化(hua)碳激光器，其次是YAG激光器。YAG激光器有著光(guang)電(dian)轉換效率(lv)高，體積(ji)小的特(te)點，但是由於其能量泵(beng)浦(pu)源的損耗(hao)快，維(wei)護成本(ben)高等(deng)因(yin)素(su)使其應用(yong)受(shou)到(dao)很(hen)大限制(zhi)。而采(cai)用(yong)二(er)氧(yang)化(hua)碳激光器，比較(jiao)容(rong)易(yi)獲(huo)得(de)理(li)想的激光模(mo)式(shi)和(he)較(jiao)高能量，加(jia)之(zhi)性能穩定，停機(ji)時(shi)間(jian)短(duan)，從而(er)被(bei)廣泛應(ying)用(yong)於(yu)各種材料(liao)的切割。

　　二氧(yang)化(hua)碳激光器中，以氣(qi)體(ti)流(liu)動方(fang)向(xiang)和(he)激光諧振輸(shu)出(chu)方(fang)向(xiang)等(deng)因(yin)素(su)組(zu)合，又分為軸(zhou)流(liu)和(he)橫(heng)流(liu)激光器，從設(she)計(ji)角(jiao)度看，軸快流(liu)激光器比較(jiao)容(rong)易(yi)獲(huo)得(de)激光理(li)想的模(mo)式(shi)—TEM00模(mo)或(huo)TEM01模(mo)，所(suo)以，目前(qian)國際上主(zhu)流(liu)的激光切割機(ji)床都(dou)采(cai)用(yong)軸(zhou)快流(liu)二氧(yang)化(hua)碳激光器。我(wo)們在(zai)這個基(ji)礎(chu)上來(lai)探(tan)討(tao)激光影(ying)響(xiang)切割的要素(su)。

　　壹：激光模(mo)式(shi)。是(shi)衡(heng)量(liang)激光質(zhi)量最(zui)重(zhong)要的指標(biao)之壹。可(ke)分為單(dan)模(mo)，基(ji)模(mo)和(he)多模(mo)。基(ji)模(mo)既(ji)TEM00模(mo)，它在X和(he)Y軸(zhou)上的指數均為(wei)0，所以是壹個(ge)理(li)想的圓(yuan)點(dian)。采(cai)用(yong)TEM00模(mo)的激光可以獲(huo)得(de)最(zui)小(xiao)的光束直徑，在(zai)切割加工(gong)中因(yin)其光斑(ban)小而(er)獲(huo)得(de)最(zui)小(xiao)的切縫(feng)及(ji)更快的切割速(su)度。而多模(mo)更(geng)是(shi)在XY方(fang)向(xiang)上均為(wei)非0指(zhi)數，其光束質(zhi)量較(jiao)差，壹般只(zhi)用(yong)於(yu)焊接而(er)不(bu)用(yong)於(yu)切割。

　　二：激光頻(pin)率(lv)。激光輸出(chu)分脈沖(chong)輸(shu)出(chu)和(he)連(lian)續輸(shu)出(chu)，用(yong)於(yu)切割和(he)焊(han)接的激光主要(yao)采用(yong)脈(mai)沖輸(shu)出(chu)方(fang)式(shi)，脈(mai)沖(chong)頻(pin)率(lv)主(zhu)要影(ying)響(xiang)切割的速(su)度和(he)切(qie)口(kou)粗糙(cao)度，要獲(huo)得(de)高速(su)切割，高頻(pin)率(lv)是(shi)必(bi)不可(ke)少(shao)的。目前(qian)大多數廠(chang)家生產的二氧(yang)化(hua)碳激光器頻(pin)率(lv)都(dou)在(zai)5000Hz以內。

　　三：激勵模(mo)式(shi)。二(er)氧(yang)化(hua)碳激光器是采(cai)用(yong)電(dian)極激勵二氧(yang)化(hua)碳氣(qi)體(ti)而產生激光，按(an)照金(jin)屬(shu)電(dian)極的安(an)裝(zhuang)位(wei)置可(ke)分為直(zhi)流(liu)激勵和(he)射(she)頻(pin)激勵。直流(liu)激勵既(ji)正負電(dian)極都(dou)在(zai)激光管(guan)內，電(dian)極和(he)二(er)氧(yang)化(hua)碳氣(qi)體(ti)直接接觸(chu)，而(er)電(dian)極距離長(chang)，工(gong)作(zuo)時(shi)必(bi)須使用(yong)高電(dian)壓（瞬(shun)間電(dian)壓高達20KV），導(dao)致(zhi)電(dian)極產(chan)生燒(shao)蝕(shi)損耗(hao)。設(she)備(bei)的維(wei)護頻(pin)率(lv)及(ji)費用(yong)都(dou)比較(jiao)高。國際上大型的激光器生產廠(chang)主要(yao)采(cai)用(yong)射(she)頻(pin)激勵模(mo)式(shi)，其金屬電(dian)極在(zai)管(guan)外，不與(yu)二氧(yang)化(hua)碳氣(qi)體(ti)接觸(chu)，非常(chang)好地保護了(le)電(dian)極。

　　四：激光功率(lv)。包(bao)括峰值功率(lv)，能量穩(wen)定性等(deng)要素(su)。不(bu)同(tong)功率(lv)在(zai)金屬板(ban)材的切割中可(ke)切穿的厚度不同，以4KW激光器為例(li)，它可切割20mm厚的碳鋼(gang)板(ban)，或15mm不(bu)銹(xiu)鋼(gang)，10mm鋁(lv)合金(jin)；而(er)5KW以上的激光器可以切割25mm厚的碳鋼(gang)，不銹(xiu)鋼(gang)可(ke)達20mm。

　　提(ti)高功率(lv)始(shi)終是激光研究(jiu)壹個(ge)話(hua)題(ti)，每(mei)個生產商都(dou)在(zai)努力提(ti)高工(gong)藝(yi)設(she)計(ji)的水(shui)平，提(ti)高激光功率(lv)，以獲(huo)得(de)更(geng)廣闊的加工(gong)空(kong)間(jian)。

　　功率(lv)的另(ling)壹個(ge)指(zhi)標(biao)是功率(lv)穩(wen)定性，優(you)秀(xiu)的切割質(zhi)量，必(bi)須是(shi)優(you)秀(xiu)的切口(kou)貫(guan)穿(chuan)始(shi)終(zhong)。長(chang)期(qi)生產對(dui)激光器也(ye)是壹個(ge)非常(chang)重要(yao)的考驗(yan)。直流(liu)激勵激光器由於(yu)電(dian)極燒(shao)蝕(shi)，導(dao)致(zhi)在(zai)長(chang)期(qi)工(gong)作(zuo)狀(zhuang)態(tai)下功率(lv)衰(shuai)減(jian)。另(ling)外，由於有的激光器的真(zhen)空(kong)泵(beng)和(he)渦(wo)*泵(beng)采(cai)用(yong)潤滑(hua)油(you)進(jin)行(xing)潤滑(hua)，導(dao)致(zhi)潤滑(hua)油(you)汙(wu)染(ran)激光諧振腔(qiang)，而(er)減(jian)短(duan)了(le)激光器壽命(ming)。

　　五：光(guang)束發散角。從嚴(yan)格(ge)的角度來(lai)講(jiang)，光(guang)束發散角不(bu)屬(shu)於(yu)激光器部(bu)分的內容(rong)，但是(shi)因(yin)為激光器的模(mo)式(shi)對(dui)遠(yuan)場發散角影(ying)響(xiang)很(hen)大，所(suo)以我(wo)們把(ba)它放在這裏(li)壹起討(tao)論。光(guang)束發散角對(dui)切(qie)割質(zhi)量的影(ying)響(xiang)體現在切(qie)口的寬度和(he)坡(po)度上，越(yue)小的發散角切(qie)口(kou)寬(kuan)度越(yue)窄，坡(po)度越(yue)小，因(yin)而質(zhi)量越(yue)高。