激光切割金属的原理是利用激光束作为热源照射金属材料表面，使金属材料表面温度上升到熔（沸）点。同时，喷嘴平行于激光束照射方向喷射切割气体，使材料熔化（汽化）。吹走（当切割气体为氧气等活性气体时，切割气体也会与金属材料发生反应，提供氧化热）。通过控制运动装置，使切割头沿预定路线移动，切割各种形状的工件。

激光切割机切割金属的过程中，入射激光的功率密度不同，金属材料表面的变化也不同。一般来说，当金属材料表面的激光功率密度达到10MW/cm²数量级时，金属材料表面会迅速升温至材料的沸点，并强烈汽化成金属蒸气。当金属材料表面的激光功率密度超过100MW/cm²数量级时，无法及时排出的金属蒸气将被激光能量重新加热，形成等离子体云。

激光切割金属材料产生的等离子云大部分会被切割气体吹走，剩下的小部分会形成等离子云，影响金属切割：

1）等离子云会停留在金属材料表面，阻碍激光能量的传输，降低切割速度。

2）喷嘴下方截留的等离子体云不仅会改变喷嘴与金属材料之间的电容介质，还会使喷嘴发热，影响其电容性能参数，干扰电容高度控制器的检测结果，降低喷嘴的检测精度。后续控制的精度影响切割效果。

以目前市场上广泛使用的2000W激光器为例，如果搭配100/125（准直透镜焦距/聚焦透镜焦距）切割头使用，当尾纤芯径小于40μm时，平均零焦点时光斑的功率密度将达到100MW/cm²量级，特别是在切割薄金属板时，更容易产生等离子云。

针对这一问题，采用以下切割工艺可以有效降低等离子云对切割过程的影响：

1、采用脉冲切割。脉冲切割方法一方面可以保证激光的峰值功率，另一方面可以缩短激光对金属材料的照射时间，减少等离子体云的产生。

2、适当降低激光切割功率。在不改变其他条件的情况下，降低切割功率可以降低焦点处的平均功率密度，减少等离子云的产生。例如，使用单模2000W激光器全功率零焦点切割1mm不锈钢时，由于等离子体云的影响，切割速度并不理想。当切割功率降低到1800W时，切割速度提高了50%。

3、适当加宽切割缝。加宽切割缝不仅为等离子云向下扩散提供了更宽的通道，减少了等离子云对切割的影响，而且有利于加速切缝内熔渣的排出，增强切割效果。

4、适当缩短切割高度。切割高度不仅直接决定喷嘴与金属材料表面之间等离子云的厚度（距离越短，等离子云越薄），而且距离切割喷嘴越近，切割压力越高。切割气体从喷嘴中心喷出（见图2） 切割气压的增加有助于加速喷嘴下方等离子云的分散，减少等离子云对入射激光的屏蔽。因此，在保证切割头安全的前提下，跟随距离越短越好。

5. 使用合适的割嘴。合适的喷嘴可以在不增加喷嘴直径的情况下增加气体流量，并且可以加速金属等离子体云的分散。

6、切割头增设侧吹装置和喷嘴冷却装置。侧吹装置用于吹走部分等离子体云，减少喷嘴下方等离子体云的聚集。该喷嘴冷却装置可以减少等离子体云对喷嘴的热影响，避免影响喷嘴的电容性能参数。

7、采用高采样率电容式高度调节器。高采样率电容高度控制器不仅可以保证跟随精度，还可以通过监测电容值的变化来确定喷嘴下方等离子体云的变化。通过监测等离子云的变化，机床可以采取减速、暂停、脉冲切割等措施。减少等离子云对切割的影响。