高速激光切割喷嘴工作原理

　　激光切割作为一种新兴起的切割加工方法，具有很多的优点：比如可加工的材料范围广，切割缝窄（0.1mm～1.0mm）切割速度相当高;被切工件热变形小等等。

　　影响激光切割效率的主要因素之一就是激光切割头中喷嘴的形状及其产生的流场的特征。为了提高切割效率和质量必须精确设计喷嘴的形状。

　　高功率的CO2激光器的研制成功，使得高速切割厚板成为可能，研究显示，要提高切割速度，就须提高工件表面的切割压力，而要提高工件表面的切割压力就得提高喷嘴的供气压力，但喷嘴在提高供气压力时会产生激波。由于激波的存在，单凭提高供气压力不但不能提高切割速度，反而会使切割工艺产生许多不良现家，所以必须重新对喷嘴进行精确的设计才能满足切割厚板和三维切割的需求

　　(1)激光切割过程中，激光束要穿过喷嘴产生的气体流场。众所周知激光的折射率和气流的密度有关,在流场中产生激波时，在激波处气流的密度会发生突变，这样激光的折射率就会发生变化，从而导致聚焦点位置发生变化。焦点位置一旦发生变化，那么切割速度和切缝宽度都会受到相当大的影响。

　　为了获得较高的激光切割速度和较好的切割质量，要求喷嘴所产生的流场在工件表面的切割压力尽可能的高，且随喷嘴和工件表面之间距离的变化波动要较小。在流场中最好不产生激波。

　　为了消除切缝中的激波，以便提高激光切割速度和切割质量，有人把喷嘴轴线和激光束轴线成一定角度。经研究［7］，喷嘴轴线和激光束轴线成35～40度时，切割速度最大，并且在切缝前沿不产生激波，使切割质量大为改善。由于激光束和喷嘴不共腔，使得供气压力可以不受聚焦透镜的承受压力的限制，并且这类喷嘴可用耐热硼硅酸玻璃细管加热拉拔而成，制造成本小。激光切割工艺要求喷嘴产生的流场流速要均匀，气流紊流度要小，流场中不产生激波，工件表面的切割压力要比较稳定且其值要大。在切割薄板或对切割质量要求不严格时可采用传统型喷嘴，而在切割厚板时可采用新型喷嘴。在进行三维切割时应优先考虑采用超音速拉瓦尔喷嘴