CO2激光器切割技術(shù)正在我國工業(yè)生產(chǎn)中得到越來越多的應(yīng)用，國外正研究開發(fā)更高切割速度和更厚鋼板的切割技術(shù)與裝置。為了滿足工業(yè)生產(chǎn)對質(zhì)量和生產(chǎn)效率越來越高的要求，必須重視解決各種關(guān)鍵技術(shù)及執(zhí)行質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，以使這一新技術(shù)在我國獲得更廣泛的應(yīng)用。為進一步提高激光切割速度，可根據(jù)空氣動力學(xué)原理，在提高噴嘴壓力的前提下不產(chǎn)生正激波，設(shè)計制造一種縮放型噴嘴，即拉伐爾(Laval)噴嘴。為方便制造可采用如圖4的結(jié)構(gòu)。德國漢諾威大學(xué)激光中心使用500W CO2激光器，透鏡焦距2.5〃，采用小孔噴嘴和拉伐爾噴嘴分別作了試驗，見圖4。試驗結(jié)果如圖5所示：分別表示NO2、NO4、NO5噴嘴在不同的氧氣壓力下，切口表面粗糙度Rz與切割速度Vc的函數(shù)關(guān)系。從圖中可以看出NO2小孔噴嘴在Pn為400Kpa(或4bar)時切割速度只能達到2.75m/min(碳鋼板厚為2mm)。NO4、NO5二種拉伐爾噴嘴在Pn為500Kpa到600Kpa時切割速度可達到3.5m/min和5.5m/min。

CO2激光器原理：

CO2激光器是一種分子激光，主要的物質(zhì)是二氧化碳分子。與其它氣體激光器一樣，CO2激光器工作原理其受激發(fā)射過程也較復(fù)雜。分子有三種不同的運動，即分子里電子的運動，其運動決定了分子的電子能態(tài)；二是分子里的原子振動，即分子里原子圍繞其平衡位置不停地作周期性振動——并決定于分子的振動能態(tài)；三是分子轉(zhuǎn)動，即分子為一整體在空間連續(xù)地旋轉(zhuǎn)，分子的這種運動決定了分子的轉(zhuǎn)動能態(tài)。分子運動極其復(fù)雜，因而能級也很復(fù)雜。

CO2激光器中，主要的工作物質(zhì)由CO?，氮氣，氦氣三種氣體組成。其中CO?是產(chǎn)生激光輻射的氣體、氮氣及氦氣為輔助性氣體。加入其中的氦，可以加速010能級熱弛豫過程，因此有利于激光能級100及020的抽空。氮氣加入主要在CO?激光器中起能量傳遞作用，為CO?激光上能級粒子數(shù)的積累與大功率率的激光輸出起到強有力的作用。CO?分子激光躍遷能級圖 　CO?激光器的激發(fā)條件：放電管中，通常輸入幾十mA或幾百mA的直流電流。放電時，放電管中的混合氣體內(nèi)的氮分子由于受到電子的撞擊而被激發(fā)起來。這時受到激發(fā)的氮分子便和CO?分子發(fā)生碰撞，N2分子把自己的能量傳遞給CO2分子，CO?分子從低能級躍遷到高能級上形成粒子數(shù)反轉(zhuǎn)發(fā)出激光。

陶瓷基板加工應(yīng)用為了將陶瓷基板分為獨立部分，可使用激光打標(biāo)機刻劃（打鉆）一系列局部（未通）高公差孔洞。這些孔洞大約深入基板三分之一，生成后期的優(yōu)先斷層線。使用其它技術(shù)，也可以在基板上加工通路、槽孔、確定形貌和精細圖案。由于常用陶瓷具有吸收的特性，CO2 激光器已經(jīng)成為激光器的選擇。脈沖CO2 激光器光束的能量在陶瓷表面被吸收，因此產(chǎn)生局部加熱、熔化和汽化。圖2顯現(xiàn)出氧化鋁內(nèi)0.0045英寸劃線的頂視圖，表明在使用相對較長脈沖期間（大約 75-300m，視厚度而定），在高斯光束能量分布圖中的低能量邊緣之下，因局部熔化造成的熱影響區(qū)域(HAZ)。多年以來，CO2 激光器以長時間班次工作時，在氣體和能量方面將消耗大量資源，還要求制定維護計劃。另外，典型用于這種應(yīng)用的脈沖參數(shù)意味著密封管CO2 激光器技術(shù)不太合適。整體來說，在經(jīng)過多年大量改進時，CO2 激光器在可靠性和維護問題方面仍然位于其它技術(shù)之后。在維護期間，這些激光器的光束質(zhì)量還是易于變化；可以達到的光點大小也易于受到長波影響。單獨來講，陶瓷的激光器光束吸收特性使這種技術(shù)影響該市場領(lǐng)域很長時間。

 主流激光設(shè)備類型

    光纖激光打標(biāo)機，做為國產(chǎn)化成功技術(shù)的光纖激光器，無疑排在前面，光纖激光技術(shù)主要應(yīng)用于金屬及非金屬（硬塑料、工程塑料）類產(chǎn)品激光賦碼，，設(shè)備成本低（主要國產(chǎn)技術(shù)穩(wěn)定）?？少x碼的產(chǎn)品主要包括：各種類型的金屬制品，塑料制品，ABS、PPR、PP、EP等等，各類工程硬塑料；塑料包裝膜的賦碼也有相當(dāng)不錯的激光效果，比如鋁覆膜，相對材質(zhì)校厚的塑料膜等等。