大功率切在高功率連續(xù)作業(yè)的情況下是保證切割穩(wěn)定的核心部件，具有以下特點：①大功率切有著密封性更好和冷卻更充分的冷卻系統(tǒng)、應(yīng)用范圍更加廣泛的焦點和耐高溫的鏡片。②大功率熱透鏡效應(yīng)的影響，切在長時間的工作下，光束會有焦點漂移的現(xiàn)象發(fā)生，為了克服焦點漂移的問題，大功率切采用了新的氣路設(shè)計結(jié)構(gòu)及更換了新結(jié)構(gòu)的噴嘴，從而來提高切割的速度及切割的穩(wěn)定性。

大功率激光切割能力

（1）切割厚板的厚度不斷提升

目前大功率激光切割機切割鋁合金板材厚度可達40mm，不銹鋼板材厚度可達130mm，隨著大功率激光切割機技術(shù)的不斷升級，切割材料的厚度還會不斷增加，加工厚板的價格會逐漸降低，并加快促進大功率激光切割機在厚板領(lǐng)域中的應(yīng)用[3]。

（2）切割中薄板的效率倍增

①切割厚度為3～10mm的不銹鋼板材時，10 000W激光切割機的切割速度是6000W的兩倍以上。②10 000W激光切割機在碳素鋼的切割應(yīng)用中，可以達到18～20mm/s的快速亮面切割，是普通標(biāo)準(zhǔn)切割速度的兩倍。③可以用壓縮空氣或氮氣切割12mm以內(nèi)的碳素鋼板，切割效率是氧氣切割碳素鋼速度的6~7倍。

用激光發(fā)生器由于制造成本等原因，所發(fā)出的激光光束都具有一定的發(fā)散角，呈“錐形”。當(dāng)“錐形”的高度改變時（相當(dāng)于激光切割機光路長度改變），聚焦透鏡表面的光束橫截面面積也隨之改變。此外，光還具有波的性質(zhì)，因此，不可避免地會出現(xiàn)衍射現(xiàn)象，衍射會使光束在傳播過程中發(fā)生橫向擴展，該現(xiàn)象存在于所有的光學(xué)系統(tǒng)中，能夠決定這些系統(tǒng)在性能方面的理論極限值。由于高斯光束呈“錐形”和光波的衍射作用，當(dāng)光路長度變化時，作用在透鏡表面的光束直徑時刻發(fā)生著變化，這就會引起焦點大小和焦點深度的變化，但對焦點位置的影響很小。如果焦點大小和焦點深度在連續(xù)加工中發(fā)生變化，必然會對加工產(chǎn)生很大影響，比如，會造成切割縫寬度不一致、在相同切割功率下會割不透或燒蝕板材等。




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。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。應(yīng)指出的是切割壓力Pc還是工件與噴嘴距離的函數(shù)。由于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。