1.1、激光切割的发展简史及国内外发展现状

激光切割是利用高功率密度激光束照射被切割材料，使材料很快被加热至汽化温度，蒸发形成孔洞，随着光束对材料的移动，孔洞连续形成宽度很窄的（如0．1mm左右）切缝，完成对材料的切割的技术。其原理是，激光切割是利用经聚焦的高功率密度激光束照射工件，使被照射的材料迅速熔化、汽化、烧蚀或达到燃点，同时借助与光束同轴的高速气流吹除熔融物质，从而实现将工件割开。

激光切割拥有：切割质量好、切割效率高、切割速度快、非接触式切割、切割材料的种类多等缺点。

1. 国外研究现状

由于国外的激光切割工艺比较成熟，目前的研究领域主要集中在数字模型对切割过程的模拟，以及特殊情况下的激光切割。宾夕法尼亚大学Akarapu等用3D有限元方法计算了激光切割的热应力和机械应力。研究了激光切割最主要的三个参数，即光斑直径、激光功率和光斑与工件的位置。研究发现，切缝的形状随着参数的改变而发生变化。

美国爱荷华大学Hsu等用CO2激光切割机对不锈钢板进行切割试验。对6.35mm厚AISI-304不锈钢钢板进行切割发现，在激光功率1.2kW、走刀速度12.7mm/s及使用双喷嘴给气(其中一个同轴，一个侧吹)下，得到很好的切割质量，无激光瘤。作者还用建模和XRD方式对切缝进行分析，发现切缝无 Cr2O3，这一结论说明板材的防腐蚀性能未被破坏。

意大利博洛尼亚大学MarcoTroncossi等为提高激光切割质量，对激光器的振动进行了研究。作者建立了弹性动力学模型，在模型分析的基础上揭示了“时间/空间历史”结构的应激反应。通过对激光器关键部件的优化设计，使其振动行为得到有效的改善，从而提高了激光切割质量

2. 国内研究现状

目前，国内主要研究方向在钢板的激光切割工艺方面，少数涉及到有色金属的切割工艺。 湖南大学激光研究所分析了焦数比、聚焦光斑直径、辅助气体压力和切割速度对切割质量的影响，研究表明，在保证焦深的前提下，光斑直径越小，切缝越窄，切口表面粗糙度越低。而光斑直径与焦数比有关，在焦数比取最佳值的前提下，焦距实际上由光斑直径决定。采用激光器切割石油割缝筛管和电力机车定子的端板研究发现，在切割速度为0.8m/min、辅助气体压力5MPa、焦距65mm时获得优质的切缝。 郭建等利用有限元分析软件建立了适合激光切割钣金件的三位实体模型，介绍了钣金件在自重和激光切割热源共同作用下，进行切割时工件变形大小的计算方法。将激光切割热源简化为高斯热源，运用APDL语言分析计算了激光切割时实际工件的变形大小，研究结果对实际的激光切割钣金件的夹具设计具有很大帮助。

1.2、研究背景