雷射切割原理介紹
雷射切割是一種以雷射光束作為工具的熱加工過程。雷射發振器(resonator)產生發散角非常小之近似平行光束；在TEM00 模式下，此一光束的能量分佈相當於高斯(鐘型)曲線。緊接在發振器之後的光束放大器(beam telescope)則加寬了雷射光束，光束直徑被放大為兩倍。隨後雷射光束藉由外部光學鏡片組從發振器被導入機台內的聚焦裝置。聚焦裝置包含了一片透鏡將雷射光束聚集在焦點上。此焦點上的能量密度每平方公分超過 107 瓦（107W/cm2），而在這透鏡和焦點間的距離隨透鏡的焦點長度改變。
Resonator：發振器
phase shifter：偏極鏡
Output mirror：輸出鏡 Circular polarized：
Beam telescope：光束放大器 Cutting head：切割
External optics：外部鏡片 Nozzle：噴嘴
雷射加工定義:
雷射昇華切割(Laser sublimation cutting)：
在切割時，光束範圍內的材料被雷射光束的熱效應所昇華的切割方式，稱為雷射昇華
切割
雷射昇華切割，在光束部分的材料被雷射光束的熱效應所昇華，一般所用的切割氣
體為惰性或反應較慢的氣體:如氮氣，氦氣，或氬氣。在一些沒有顯著融化現象的材
質如木材，紙類，陶瓷等。
雷射昇華切割的特色:
1.幾乎不會產生任何融化物質，所以切割邊緣光滑，而且不會如一般在融化或是火
焰切割會有顯著的排笛般的切斷面。
2.在切割邊緣受熱影響區域和對工件的熱效應最小。
3.切割斷面不會氧化，所以工件在進行下一個處理過程之前不需再次處理。
4.昇華切割需要高的雷射強度
5.由於金屬的蒸發能量很高，相對的切割速率比較低
6.可切割之金屬材料最大厚度少於1mm
雷射熔合切割(Laser Fusion cutting)
雷射光束造成光束範圍內的材料熔化，然後再經由噴射惰性氣體將這熔化的材料
吹走，此種切割方式稱為雷射熔合切割。
雷射光束造成光束範圍內的材料溶化，再經由噴射氣體將融化的材料吹走，一般使用 惰性氣體如氮(N2)氬(Ar)。在應用上使用此種方法來切割的典型材質包括玻璃以及一 些特定金屬
雷射融合切割的特色:
1.光束部分的材質不需要被昇華，所以與昇華切割相較可達到的切割速率較高。
2.與火焰切割相較，其切割速率較低。
3.在切割邊緣的氧化情形有可能避免，例如:在切割金屬時所使用適當的切割氣體。
使用切割氣體為12BAR以上的氮氣時，此種融合切割稱為高壓雷射切割。這種的
高壓氣體能夠很快的將光束部分的溶渣吹走。因此實質上這種方法能消除毛邊形
成並防止熔渣黏在切割邊緣。也因為氣體為氮氣所以不會有氧化影響到切割邊緣
。應用上，高壓雷射切割特別適合不銹鋼以及鋁合金的切割。
高壓切割的特性:
1.切割邊緣不會氧化
2.不鏽鋼的切割邊緣沒有毛邊
3.厚度3mm以上的鋁合金毛邊最小
4.工件不需再經處理
5.氣體消耗快速
6.切割速率比火焰切割低
7.惰性氣體會阻礙刺穿(一般以氧氣當作刺穿氣體最好，須視材質而定)
8.焦點隨工件厚度改變
雷射火焰切割(Laser Flame cutting)：
如同雷射熔合切割， 在光束範圍內的材料被加熱並且藉由噴射氣體將熔渣吹走，不 同的是，這裡所使用的氣體通常為氧氣，此種切割方式稱為雷射火焰切割。利用雷 射工件的相互作用，溶化與部分蒸發的金屬與氧氣的發熱反應會增加作用區域四倍 的能量。應用上，雷射火焰切割幾乎專門使用來切割金屬。
雷射火焰切割特性:
1.較厚的工件以雷射火焰切割比融合或是昇華切割來的適合
2.切割速度是比融合或是昇華切割快上二倍或是三倍
3.因使用氧氣為切割氣體，所以在切割斷面上會產生一層氧化物層。實際運用上在
不鏽鋼上，會影響後續的工序(如塗層處理時)
4.對於鎳鉻合金，如果這氧化物層沒有從切割邊緣移走則不能焊接。因為會產生多孔
的焊接結果。
5.拖曳線比熔合切割顯著。
6.酸洗與研磨這兩種方式是比較合適的再加工處理方式
7.雷射火焰切割為現代金屬加工最為廣泛使用的方式
雷射切割提供了其他替代性切割方式所沒有的優勢
1.為一種非接觸 不施力的材料加工方式
2.因為能量密度高，所以受熱影響的區域得以侷限在很小的範圍內
3.雷射切割的效率是遠高於其他切割方式
4.受熱區域小，相對的工件受影響扭曲的情況就小很多
5.切割邊緣乾淨，不需再次處理
6.切縫極小且安定值高，連續的生產也能將公差保持在0.05mm
7.能切割的素材多樣化，舉凡軟鋼，工具鋼，不銹鋼，鋁合金，鈦合金，硬紙板，木材，
焦點可以是在加工物件的表面、上面或下面，視材料需求而定。高能量密度則造成加工材料快速加熱、融化，並且部份或全部蒸發。與雷射光束同軸吹出的切割氣體將融化的材料吹離開。在切割過程中光束與工件成相對運動，視機台設計不同可以是聚焦裝置移動或是工件移動或兩者混合。
