林锦明，姜 超※，顿亚鹏，杨艳艳，汪宏真

（1.机械科学研究总院海西（福建）分院有限公司，福建沙县 365500；2.湖北汽车工业学院，湖北十堰 442002）

0 引言

目前材料加工和制造对几何精度、表面质量、微尺寸等方面逐渐有较高要求，工业领域制造已经逐步转向采用先进制造方法[1-3]。激光切割技术是一种在材料加工领域中先进的热切割技术，以其切割速度快、切缝质量好、加工效率高等优点，已广泛应用于航空航天、船舶制造、医疗器械等各种工业领域的材料加工。激光切割过程是一个热输入受控的非接触过程，高能密度激光束聚焦在工件表面，通过熔化或蒸发材料来去除材料[4-7]。与激光束同轴输送的气体射流，协助将蒸发和熔化的材料从切割区喷射出来。不锈钢是一种重要的工程材料，其氧化物熔点高、黏度低，不易被氧基燃料火焰法切割，但适合激光切割。Tamura等[8]使用30 kW高功率光纤激光器成功地切割了厚度为300 mm 的不锈钢和碳钢板；Chagnot等[9]用8 kW的Nd∶YAG激光和自主研发的切割头成功切割最大厚度为100 mm的不锈钢板。

1 激光切割机理

激光切割分为熔化切割、氧化熔化切割、气化切割、控制断裂激光切割和激光烧蚀切割等形式[10-11]。当高功率激光通过透镜聚焦在材料上时，能瞬间注入材料之中，进而使材料发生熔化、化学键断裂以及蒸发等变化。高压辅助气体将蒸发和熔化的材料从切割区喷射出来。最终完成对材料的精确切割。F O Olsen[12]研究得出在激光切割中，每个脉冲都必须有足够的能量和足够高的峰值强度，足以加热熔化一定体积的材料并克服传导损耗。……