深入瞭解雷射加工的基礎知識

雷射切斷的特徵為:切斷寬度及周圍產生之熱影響的範圍窄，因而可高精度切斷。但是反之，也有因為切斷寬度窄而產生的問題，需要妥當運用輔助氣體，謀求加工品質及加工能力的提高。

雷射切斷的能力若僅賴雷射光的光能仍有限度。還須利用氧氣的氧化反應熱、及高壓氮氣將熔融金屬從切斷溝排出之力，才能大幅提高切斷能力。圖1-1-1中顯示對軟鋼材料可以1kW的相同輸出進行之切斷能力與焊接能力的比較。焊接的輔助氣體為氬氣，因為壓力設定在0.01MPa以下，所以有助於焊道表面防止氧化等而提高品質，不過對於加工能力的提高幫助不大。從圖上瞭解，藉由切斷的輔助氣體，加工對象的板厚比焊接擴大約5倍。

如圖1-1-2的切斷原理圖所示，將截面上部約2mm寬的比較良好之切斷面粗度範圍定義為第一條痕，其下方稍微粗的切斷面粗度範圍定義為第二條痕。第一條痕是以雷射光的光能為主體進行加工的區域，第二條痕是將上部(第一條痕)的熔融金屬作為熱源，以氧氣的氧化反應及高壓氮氣促使熔融金屬的流動為主體進行加工的區域。因而，切斷速度愈大或加工板厚愈大，第二條痕部的切割波痕愈慢到加工後方。切斷面的第一條痕部分相當於焊接能力的焊透深度，第二條痕部分相當於加工能力藉由輔助氣體的擴大部份。

輔助氣體也擔任防止加工透鏡污染及冷卻加工透鏡的角色。如圖1-1-3所示，加工透鏡上附著飛濺渣而污染時，通過該部分的雷射光被吸收而使加工透鏡溫度上昇，導致聚光特性惡化。這個現象稱為熱透鏡效應，是加工不良的最大原因。加工透鏡進一步污染時，不但造成加工不良，也有透鏡破損的危險性。為了防止透鏡污染，是使輔助氣體與雷射光同軸地在加工透鏡下方流動，防止從加工部飛散的物質侵入噴嘴內。