激光切割：‘削铁如泥’不是传说！

激光切割：‘削铁如泥’不是传说！

你眼中的激光是什么样子的？是打小怪兽的‘奥特激光’？还是五彩斑斓、绚丽夺目的舞台灯光？在当代科幻类影视剧里，你可能更经常看到下面这样的场景——电影《上海堡垒》中，外来入侵者利用高能激光束，轻而易举地切割开了厚厚的金属墙。电影《蜘蛛侠·英雄归来》中，无人机携带的微型激光发射器也能发射出高能激光束，博物馆厚厚的门在它面前似乎没有任何‘反抗能力’。

在工业社会，面对厚厚的金属墙也‘毫不客气’、切之而后快的工具并不是常见的‘刀枪剑戟 斧钺钩叉 闲棍槊棒 鞭锏锤抓’，而是一束激光，这束光作用于金属之后，能迅速、准切地切开它们。影片里情节设计所依据的正是‘激光切割’技术。

激光切割的原理就是它字面的意思，激光切割就是一种利用经聚焦的高功率密度激光束切割材料的技术。激光切割系统是通过使用激光聚焦系统，将高能激光聚焦到材料表面，材料吸收激光能量导致局部被加热到熔点以上。同时，同轴高压气体或产生的蒸汽将熔融的金属吹离，在材料表面产生空洞。随着激光沿着设定程序的移动，最终将材料切割出对应图案的形状。

一般来说，激光切割可分为激光气化切割、激光熔化切割、激光氧气切割和激光划片与控制断裂四类。这四种激光切割方法的切割功率及功率密度不同，导致其适用于不同的场景。激光气化切割利用高能量密度的激光束加热材料，当材料温度迅速上升达到沸点后，材料迅速气化并产生蒸气喷出并留下切口。激光熔化切割方式的原理是激光辐照导致材料熔化，与光束同轴的喷嘴喷吹有较大压力的非氧化性气体使液态金属排出，形成切口。

激光氧气切割原理是用氧气与切割金属作用，发生氧化反应，放出大量的氧化热，同时，被激光熔融的材料又被氧气从反应区吹出并形成切口。激光划片是利用高能量密度的激光在脆性材料的表面进行扫描，使材料受热蒸发出一条小槽，然后施加一定的压力，脆性材料就会沿小槽裂开。

常见的激光切割机是光纤激光切割机和CO2激光切割机。

目前，光纤激光器凭借其出光功率高、光斑尺寸小等优势，所占市场早已远超CO2激光器，并仍在增长之中。以20kW的光功率为例，如果其光纤直径为200微米，数值孔径为0.22，则其光功率密度将会大于1000MW/Cm^2·str-1。而传统的教学用激光笔的光功率仅仅为：1-5mW，光功率密度也很小。但是就是这样的激光笔照射人体尤其是眼睛时，也有很大的伤害。所以一定不能让小朋友随意拿来玩耍呀。