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士不可以不弘毅，任重而道远。仁以为己任，不亦重乎?死而后已，不亦远乎?——《论语》

激光切割机工作原理

引言概述：

激光切割机是一种利用激光束对材料进行切割的高精度加工设备。它通过激光

束的高能量密度和高度聚焦性，能够实现对各种材料的精确切割。本文将详细介绍

激光切割机的工作原理。

一、激光发生器

1.1激光的产生

激光切割机的核心是激光发生器，它能够产生高能量的激光束。激光的产生过

程主要包括电子激发、受激辐射和光放大三个步骤。首先，激光发生器通过电流或

光能激发材料中的电子，使其跃迁到高能级。然后，受激辐射发生，已激发的电子

将受到入射光的刺激，从而产生与入射光同频率、相干相位的辐射光。最后，通过

光放大器的作用，辐射光被放大，形成高能量的激光束。

1.2激光的特性

激光具有高度聚焦性、单色性和高能量密度等特性。高度聚焦性使得激光能够

在非常小的区域内集中能量，实现精确切割。单色性使激光具有特定的波长，能够

地与材料相互作用。高能量密度使激光能够迅速加热材料，使其熔化或蒸发，

从而实现切割。

1.3激光的调控

激光切割机可以通过调节激光的功率、频率和脉冲宽度等参数来控制激光的特

性。功率的调节可以控制激光束的能量密度，从而实现对不同材料的切割。频率的

调节可以控制激光束的穿透深度，适应不同厚度的材料。脉冲宽度的调节可以实现

对激光束的时间控制，从而对材料进行精细加工。

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二、光路系统

2.1光束传输

激光发生后，需要经过光路系统将激光束传输到切割头。光路系统主要包括准

直器、反射镜和透镜等光学元件。准直器可以使激光束的直径变得更小，提高光束

的聚焦效果。反射镜可以将光束反射并改变光路方向。透镜可以对光束进行聚焦，

使其能量密度更高。

2.2切割头

切割头是激光切割机的重要组成部分，它包含了透镜、喷嘴和辅助气体等元件。

透镜可以将激光束聚焦到非常小的区域，实现高精度切割。喷嘴可以喷射辅助气体，

将熔化或蒸发的材料吹散，保持切割区域的清洁。

2.3自动控制系统

激光切割机还配备了自动控制系统，用于控制光路系统的运动和激光参数的调

节。自动控制系统可以根据切割工艺要求，实现对激光切割机的精确控制和调节。

三、材料与激光的相互作用

3.1吸收与反射

当激光束照射到材料表面时，会发生吸收和反射两个过程。材料的吸收能力取

决于其颜色和表面状态等因素。一般来说，黑色和粗糙的表面对激光具有较高的吸

收能力，而白色和光滑的表面则对激光具有较高的反射能力。

3.2熔化与蒸发

当激光束被材料吸收后，会导致材料表面的温度升高。当温度达到材料的熔点

时，材料开始熔化；当温度超过材料的沸点时，材料开始蒸发。熔化和蒸发过程会

使材料发生相变，从而实现切割。

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3.3气体辅助切割

在激光切割过程中，常常会使用气体作为辅助材料。辅助气体可以吹散切割区

域的熔化或蒸发材料，从而保持切割区域的清洁。常用的辅助气体有氮气、氧气和

惰性气体等。

四、应用领域

4.1金属加工

激光切割机在金属加工领域有广泛的应用。它可以对不同种类的金属材料进行

高精度切割，如不锈钢、铝合金和钢材等。激光切割机在金属加工中具