激光切割机的激光模式对切割有何影响？

在评估激光切割机性能时，用户往往关注功率、速度和精度，却容易忽略一个决定性因素——激光模式。激光模式（Laser Beam Mode）指激光束横截面上的能量分布形态，通常用TEM或M²值表示。它直接影响光束的聚焦能力、能量密度分布和切割质量，是决定切边质量与加工效率的核心参数。

激光模式的基本类型

常见的激光模式包括基模（TEM₀₀）、高阶模和混合模。理想状态下，激光切割机应输出接近基模的光束，其能量呈高斯分布，中心集中、边缘平滑，可被聚焦成最小光斑，实现高精度切割。

M²值是衡量光束质量的关键指标，数值越接近1，表示越接近理想基模。工业光纤激光器的M²通常在1.05～1.3之间，M²越低，聚焦性能越好。

对切割质量的影响

切缝宽度与边缘光洁度

高质量激光模式可形成更小的聚焦光斑，从而获得更窄的切缝和更光滑的切面。尤其在切割薄板（0.5–3mm）时，低M²值能显著减少挂渣和波纹，提升表面粗糙度。

垂直度与锥度控制

能量分布均匀的光束在穿透材料时热作用一致，上下切面尺寸接近，减少锥度。而模式差的光束易导致上宽下窄或局部熔边，影响装配精度。

厚板切割能力

在切割中厚碳钢或不锈钢（6mm以上）时，良好的激光模式能维持稳定的穿孔和熔融过程，减少底部挂渣和断点。虽然辅助气体起关键作用，但光束质量决定了能量能否有效传递至切割前沿。

对加工效率的影响

高光束质量意味着更高的能量密度，可在较低功率下实现相同切割效果。例如，一台M²=1.1的3kW激光器，在某些薄板应用中可达到M²=1.4的4kW设备的切割速度，同时降低单位能耗。

不同光源的模式表现差异

光纤激光器：普遍具有优良的激光模式，尤其在低功率段（1–6kW），适合精细切割。

CO₂激光器：传统上模式稳定，但在金属切割中逐渐被高光束质量的光纤替代。

碟片激光器：在高功率下仍能保持较好模式，适合厚板高速切割，但成本较高。

激光模式是影响激光切割机实际性能的一个因素，了解其作用机制，有助于用户在设备采购和工艺优化中做出更科学的决策，真正实现高质量、高效率的金属切割。