Material Science for Laser Cutting

Understanding material properties is fundamental to successful laser cutting. This section explores how thermal, optical, and mechanical characteristics determine cutting behavior and parameter selection.

Interactive Material Selection

Find the perfect material for your laser cutting application:

Interactive Material Database

Use our comprehensive database to explore material properties and cutting parameters:

Thermal Properties

Thermal Conductivity

Thermal conductivity (k) determines heat distribution during laser cutting:

High Thermal Conductivity Materials:

• Copper: k = 401 W/(m·K)
• Aluminum: k = 237 W/(m·K)
• Silver: k = 429 W/(m·K)

Low Thermal Conductivity Materials:

• Stainless Steel: k = 16 W/(m·K)
• Titanium: k = 22 W/(m·K)
• Plastics: k = 0.1-0.5 W/(m·K)

Cutting Implications:

• High conductivity → Wider heat-affected zone (HAZ)
• Requires higher power or slower speeds
• May need pulsed operation

Thermal Properties Visualization

Specific Heat Capacity

Specific heat capacity (c_p) affects energy requirements:

Formula for Energy Required: Q = m × c_p × ΔT

Typical Values:

• Steel: 460 J/(kg·K)
• Aluminum: 897 J/(kg·K)
• Copper: 385 J/(kg·K)
• Acrylic: 1,470 J/(kg·K)

Melting and Vaporization Temperatures

Critical temperatures for phase changes:

*Decomposition temperature

参数优化指南

功率设置原则

1. 起始功率：从推荐值的80%开始
2. 逐步调整：每次调整5-10%
3. 观察效果：检查切透情况和切边质量
4. 记录参数：建立自己的参数库

速度调整方法

1. 切不透：降低速度或增加功率
2. 过烧：提高速度或降低功率
3. 挂渣：调整气体压力或焦点位置
4. 变形：降低热输入，提高速度

气体选择策略

焦点位置调整

正焦点（+）

• 切缝上窄下宽
• 适合薄板精密切割
• 表面质量好

零焦点（0）

• 切缝均匀
• 通用设置
• 平衡性能

负焦点（-）

• 切缝上宽下窄
• 适合厚板切割
• 提高切透能力

质量问题诊断

常见问题及解决方案

切割质量评价

一级质量标准

• 尺寸精度：±0.1mm
• 垂直度：≤0.1mm/mm
• 表面粗糙度：Ra≤6.3μm
• 无挂渣

二级质量标准

• 尺寸精度：±0.2mm
• 垂直度：≤0.2mm/mm
• 表面粗糙度：Ra≤12.5μm
• 轻微挂渣，易清除

成本优化建议

材料利用率优化

• 使用嵌套软件提高排版效率
• 合理安排切割顺序
• 考虑余料的再利用

能耗控制

• 选择合适的功率等级
• 优化切割路径，减少空程
• 合理安排生产批次

耗材管理

• 定期更换保护镜片
• 监控气体消耗
• 建立耗材库存管理

通过合理使用这些参数和优化方法，您可以显著提高激光切割的效率和质量，降低生产成本。