易学·惠用丨一文解析激光穿孔，秒懂两种穿孔模式

激光切割是将激光束照射到待切割材料上，使材料升温熔化并汽化，并用高压气体吹走熔融物，形成孔洞，然后光束在材料上移动，孔洞连续形成一条切缝。

一般的热切割技术，除少数情况可以从板材边缘开始外，多数要在板上穿一个小孔，然后再从小孔处开始切割。

激光穿孔原理

激光穿孔的基本原理为：当一定能量的激光束照射在金属板材表面时，除一部分被反射以外，被金属吸收的能量使金属熔化形成金属熔融池。而熔融的金属相对金属表面的吸收率增加，即能够更多地吸收能量加速金属的熔融。此时适当地控制能量和气压就能除去熔池内的熔融金属，并不断地加深熔池，直至穿透金属。

在实际应用中，穿孔通常分为两种方式：脉冲穿孔和爆破穿孔。

脉冲穿孔

脉冲穿孔的原理是采用高峰值功率、低占空比的脉冲激光照射待切割板材，使少量材料熔化或汽化，并在不断击打与辅助气体的共同作用之下被排出所穿孔径，并不断循序渐进直至穿透板材。

激光照射的时间是断续的，同时其使用的平均能量比较低，因此被加工材料全体所吸收的热量相对较少。穿孔周围的残热影响较少，在穿孔部位残留的残渣也较少。这样穿出的孔也比较规则且尺寸较小，对开始的切割也基本不会产生影响。

其过程如下图所示：在激光束照射到被加工物上后，首先会加热材料表面，如（A）所示；随着加热逐渐深入起到穿孔的作用，即（B）~（C）~（D），直到最后（E）所示的穿透。整个穿孔过程不是一次完成的，而是多次不断循序渐进，逐渐深入，直到穿透。因此，该方法穿孔的时间相对较长；但是，得到的孔较小，对周围的热影响也更小。

爆破穿孔

爆破穿孔的原理：用一定能量的连续波激光束照射于被加工物体，使其大量的吸收能量而熔融，形成一个凹坑，然后由辅助气体将熔融材料去除形成一个孔，达到快速穿透的目的。

由于激光持续照射，爆破穿孔的孔径较大，且飞溅较厉害，不适用于精度要求较高的切割。

整个过程如上图所示：将焦点设置在高于材料的表面、加大穿孔的孔径来迅速加热。虽然这种穿孔方式会产生大量的熔融金属、并溅射到加工材料表面，却可以大大缩减穿孔时间。

两种穿孔方式的实际效果如下图所示。在大多数情况下，脉冲穿孔质量优于爆破穿孔。