激光切割工件遇到熱變形是常見問題，尤其是在切割薄板、導熱性差的材料（如不銹鋼）或結構復雜的零件時。熱變形主要由局部快速加熱和冷卻引起的不均勻熱膨脹和收縮導致。以下是一些有效的解決方法：
1.優化切割參數（核心是控制熱輸入）
降低激光功率：
在保證切透的前提下，適當降低功率可以減少輸入的總熱量。
提高切割速度：
在保證切割質量和切透的前提下，提高速度可以縮短激光在局部作用的時間，減少熱量積累和擴散。但速度過快可能導致切割質量下降或切不透，需要找到平衡點。
調整脈沖頻率和占空比：
對于脈沖激光器，優化脈沖參數（如降低頻率、減小占空比）可以減少平均功率輸入，實現“點焊”式的切割，更有利于散熱。
優化焦點位置：
確保焦點位置準確。焦點位置會影響能量密度分布和熔池行為，從而影響熱輸入效率和切割質量。通常建議在材料表面或稍下方。
選擇合適的輔助氣體類型和壓力：
對于碳鋼，氧氣助燃切割，壓力適中，保證反應充分且能吹走熔渣。
對于不銹鋼、鋁合金等，使用高壓氮氣或空氣進行熔化切割。高壓氣體不僅能吹走熔融金屬，還起到冷卻作用。提高氮氣壓力是減少不銹鋼薄板變形的一個常用有效手段。
確保氣體噴嘴暢通，氣流穩定。
2. 優化切割路徑和工藝策略
引入微連接/鼠耳：
在零件輪廓的關鍵位置（如細長部分、拐角處）設置微小的未切斷連接點（0.1-0.5mm）。這些連接點在切割過程中能保持零件與母材或骨架的剛性連接，抵抗變形應力。切割完成后，用手工或小工具輕輕敲斷即可。這是最常用且非常有效的方法，尤其適用于薄板復雜零件。
使用余料框架/骨架：
在零件輪廓外保留一定寬度的邊框（余料），并在余料上設計一些“橋”或“筋”將零件暫時固定住。切割完成后，再將零件從余料上分離下來。框架提供了強大的剛性支撐。
合理的切割順序：
先內后外：先切割所有內部孔、槽，再切割外部輪廓。內部切割釋放的應力較小，且外部輪廓最后切割有助于保持整體剛性。
跳切/分區切割：避免連續切割一個很長的路徑或一個大面積區域。將切割路徑分成若干段，在不同區域間跳轉切割，讓熱量有更均勻的分布和消散時間，防止局部過熱累積。
分散穿孔點：
避免在很小的區域內連續穿孔，穿孔點應盡量分散開。穿孔本身輸入熱量集中。
優化輪廓切入切出點：
避免在尖角或薄弱的幾何特征處開始或結束切割，選擇在較直、較厚實的位置切入切出。
3. 改善工件固定與支撐
使用強效夾具：
確保工件在整個切割過程中被牢固夾持在切割平臺上，抵抗熱應力引起的翹曲。特別是薄板邊緣需要用多點強力夾緊。
優化支撐結構：
使用針床/蜂窩平臺：提供均勻支撐，減少因重力或熱應力導致的下垂。但要注意支撐點可能留下痕跡。
添加輔助支撐：對于特別大或特別薄的工件，可在預期變形大的區域下方添加額外的支撐塊（金屬塊、可調節支撐桿等）。
磁性夾持：
對于碳鋼板材，強磁鐵是很好的輔助固定工具。
真空吸附：
如果切割平臺具有真空吸附功能，確保其工作正常，吸附力足夠大且分布均勻。
4. 材料處理與冷卻
材料預處理（去應力退火）：
對于已知存在較大軋制殘余應力或加工應力的板材，在切割前進行去應力退火處理，消除材料內部初始應力，能顯著降低切割熱變形。
主動冷卻（慎用）：
壓縮空氣/冷卻氣噴嘴：在非切割區域（特別是已切割完成的區域或工件背面）吹壓縮空氣輔助冷卻。需注意避免干擾切割區域的保護氣體。
水冷板/水冷平臺：少數特殊應用可能會使用帶有水冷通道的切割平臺或墊板來幫助散熱。這需要專門設計，且可能增加復雜性。
5.切割后矯形
冷矯形：
對于輕微變形，可以在切割后使用壓力機、矯平機或手工工具（木槌、橡膠錘）進行冷態矯形。適用于小零件或變形量不大的情況。
熱矯形（局部加熱）：
利用火焰或小型熱源對變形區域的特定部位進行局部加熱（類似火焰矯形原理），利用熱脹冷縮的原理進行矯形。需要經驗和技術，避免產生新的變形或材料性能改變。
總結關鍵策略
1. 控熱為先：
通過優化功率、速度、頻率、焦點、氣體（尤其是提高氮氣壓力）來最小化且均勻化熱輸入。
2. 路徑優化：
使用微連接和余料框架提供剛性支撐，合理規劃切割順序（先內后外、跳切），分散穿孔點。
3. 強力固定：
確保工件在整個切割過程中被牢固夾持和均勻支撐（夾具、磁鐵、真空、支撐平臺）。
4. 材料處理：
對高應力材料考慮切割前去應力退火。
5. 必要時矯形：
切割后根據情況采用冷矯或熱矯。
實際應用建議
小批量試切：對于新材料、新零件或高精度要求零件，務必先進行小批量試切，仔細觀察變形情況。
記錄與分析：詳細記錄每次試切的參數、路徑策略、夾具方式和結果（變形位置、程度）。分析變形模式（如整體翹曲、局部扭曲、角部上翹等），有助于針對性調整。
優先嘗試最易實施的方案：通常優先調整切割參數（特別是氣體壓力）、添加微連接、優化切割順序、加強固定。
綜合考慮成本和效率：有些方案（如去應力退火、水冷平臺）會增加成本或降低效率，需權衡利弊。
通過系統地應用以上策略，特別是結合優化熱輸入參數、巧妙使用微連接/余料框架、以及加強工件固定，可以顯著減少甚至消除激光切割中的熱變形問題。
