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激光切割機因為斜激波在氣流的邊界多次反射,使切割壓力呈周期性的變化。為利便制造可采用如圖4的結構。當噴嘴壓力更高Pn/Pa=(1+1/n)1+n/2時（Pn；4bar）,氣流正常斜激波封變為正激波,切割壓力Pc下降,氣流速度減低,并在工件表面形成渦流,削弱了氣流去除熔融材料的作用,影響了切割速度。曲線上的其他高切割壓力區因為距噴嘴出口太遠,與聚焦光束難以匹配而無法采用。試驗結果如圖5所示：分別表示NO2、NO4、NO5噴嘴在不同的氧氣壓力下,切口表面粗拙度Rz與切割速度Vc的函數關系。

噴嘴設計及氣流控制

噴嘴設計及氣流控制技術：激光切割鋼材時,氧氣和聚焦的激光束是通過噴嘴射到被切材料處,從而形成一個氣流束。激光切割技術有兩種：一種是脈沖激光合用于金屬材料。

。此閾值與Pn、Pa比值及氣體分子的自由度（n）兩因素有關：如氧氣、空氣的n=5,因此其閾值Pn=1bar×(1.2)3.5=1.89bar。因為噴嘴一般用紫銅制造,體積較小,是易損零件,需常常更換,因此不進行流體力學計算與分析。德國漢諾威大學激光中央使用500WCO2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。激光切割用的噴嘴采用簡樸的結構,即一錐形孔帶端部小圓孔（如圖4）。在使用時從噴嘴側面通入一定壓力Pn(表壓為Pg)的氣體,稱噴嘴壓力,從噴嘴出口噴出,經一定間隔到達工件表面,其壓力稱切割壓力Pc, 后氣體膨脹到大氣壓力Pa。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）。因此采用錐孔帶端部小圓孔的噴嘴,其氧氣的噴嘴壓力常在3bar以下。

第一高切割壓力區緊鄰噴嘴出口,工件表面至噴嘴出口的間隔約為0.5~1.5mm,切割壓力Pc大而不亂,是產業出產中切割手扳常用的工藝參數。對氣流的基本要求是進入切口的氣流量要大,速度要高,以便足夠的氧化使切口材料充分進行放熱反應；同時又有足夠的動量將熔融材料噴射吹出。為了知足產業出產對質量和出產效率越來越高的要求,必需正視解決各種樞紐技術及執行質量尺度,以使這一新技術在我國獲得更廣泛的應用。 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。

可用下列公式計算：V=8.2d2(Pg+1)

V-氣體流速L/min

d-噴嘴直徑mm

激光切割機Pg-噴嘴壓力（表壓）bar

對于不同的氣體有不同的壓力閾值,當噴嘴壓力超過此值時,氣流為正常斜激波,氣流速從亞音速向超音速過渡。第二高切割壓力區約為噴嘴出口的3~3.5mm,切割壓力Pc也較大,同樣可以取得好的效果,并有利于保護透鏡,進步其使用壽命。應指出的是切割壓力Pc仍是工件與噴嘴間隔的函數。

激光切割機為進一步進步激光切割速度,可根據空氣動力學原理,在進步噴嘴壓力的條件下不產生正激波,設計制造一種縮放型噴嘴,即拉伐爾（Laval）噴嘴。激光切割技術激光切割技術廣泛應用于金屬和非金屬材料的加工中，可大大減少加工時間，降低加工本錢，進步工件質量。第二種是連續激光合用于非金屬材料，后者是激光切割技術的重要應用領域。通常用實驗和誤差方法進行設計。研究工作表明跟著Pn的增加,氣流流速增加,Pc也不斷增加。現代的激光成了人們所幻想追求的“削鐵如泥”的“寶劍”。

綜上所述,CO2激光切割機技術正在我國產業出產中得到越來越多的應用,國外正研究開發更高切割速度和更厚鋼板的切割技術與裝置。因此除光束的質量及其控制直接影響切割質量外,噴嘴的設計及氣流的控制（如噴嘴壓力、工件在氣流中的位置等）也是十分重要的因素。