國內外學者圍繞碳鋼、不銹鋼、鋁合金、鎂合金、鈦合金等材料開展了大量的光纖激光切割機理研究，并通過試驗分析了激光功率、切割速度等工藝參數(shù)對切割質量的影響規(guī)律。Wandera C等人針對不銹鋼、低碳鋼厚板以及中厚鋁板進行了光纖激光切割試驗研究，建立了金屬工件激光切割功率閾值和材料去除速率的理論模型，并發(fā)現(xiàn)在相近的工件和工藝條件下，光纖激光切割的速度更高、割縫更窄，但CO2激光比光纖激光的切割質量更好，光纖激光切割邊緣具有比典型CO2激光切割更復雜的條紋圖案。對于15 mm厚低碳鋼，由于光纖激光對金屬具有較高的熔化效率，切割時熔化金屬難以通過狹窄的切縫，被充分地噴射出去，這也是光纖激光切割厚板時切割邊緣質量較差的主要原因。
光纖激光與CO2激光切割中厚板時的質量差異還與材料對不同波長激光的吸收機制不同有關。Mahrle A等人發(fā)現(xiàn)存在一個明顯的85.9°激光入射角即布儒斯特角（Brewster angle），高于該角度，材料對CO2激光的吸收率比對光纖激光的高，如下圖所示。并指出光纖激光切割時，相對于切割前沿角度，材料對激光的吸收率未處在最佳值；而對于CO2激光切割，則可以在很大厚度范圍內獲得最佳的切割前沿傾斜角，以實現(xiàn)最佳吸收率。Hirano K等人也分析說明了激光吸收率對角度的依賴性，致使不同波長激光的切割質量存在差異。
Scintilla L D等人采用2 kW光纖激光器對1 mm厚的鋁、鎂和鈦合金板進行了切割試驗，發(fā)現(xiàn)其切割質量明顯優(yōu)于其他文獻所報道的CO2激光切割質量，且切口上半部分的Ra值均小于3 µm，下半部分的Ra值稍高；并在所探索的工藝參數(shù)范圍內，獲得了最大切割速度和輔助氣體壓力下的最佳切割條件。
Beyer E等人發(fā)現(xiàn)，對于4 mm厚度范圍內的不銹鋼，光纖激光切割面下半區(qū)域的粗糙度值與CO2激光切割的相當；高于4 mm，光纖激光切割的粗糙度值劇增；8～10 mm以上板厚的CO2激光切割面的粗糙度值出現(xiàn)類似劇增情況。而6～10 mm厚度范圍內光纖激光切割面的粗糙度基本保持不變。
IPG Photonics公司的研究組通過對比光纖激光與CO2激光切割低碳鋼的質量，發(fā)現(xiàn)：當切割速度低于4 m/min時，光纖激光切割質量占優(yōu)；當切割速度在4～6 m/min時，二者相當；當切割速度大于6 m/min時，光纖激光切割質量不理想。兩種激光切割20 mm以上低碳鋼的切割質量相當。上述數(shù)據對工程應用具有極高的指導價值。
切割面上的條紋是激光切割最重要的質量因素之一，它影響工件的表面粗糙度、外觀以及尺寸精度。消除切割條紋具有非常重要的意義，尤其是精密切割領域。
學者們經過數(shù)十年的不懈努力以弄清條紋的生成機理，并優(yōu)化工藝參數(shù)。Orishich A M等人開展了基于最低表面粗糙度的光纖激光和CO2激光切割試驗，推算出了獲得最低表面粗糙度的工藝條件，并給出了相應的參數(shù)值。
Li L研究組采用單模光纖激光切割1～2 mm厚低碳鋼，在特定的工藝條件下得到了“無條紋”高質量切縫，如下圖所示，給出了實現(xiàn)“無條紋”激光切割面的工藝窗口，并建立了理論模型以預測產生條紋的切割速度閾值。Powell J等人也獲得了類似的結果，并推斷切割面的低粗糙度與最優(yōu)化切割前沿有關，即切割前沿的入射角接近于激光—材料之間的布儒斯特角。
光纖激光切割薄料時所具有的高速度、高質量等特點，使其在精密加工領域具有廣闊的應用空間。Kleine K F等多位學者開展了光纖激光精密切割在醫(yī)學領域的應用研究，如不銹鋼血管支架。李曉宇、孫冬麗等人采用光纖激光對0.2、0.3 mm不銹鋼薄板進行微細切割。官邦貴等人在0.4 mm厚不銹鋼板上采用光纖激光切割出了精密齒輪，其精度要求達到0.02 mm。
Scintilla L D等人通過光纖激光切割了1 mm厚Ti6Al4V板，并將切割邊進行對接激光焊，試驗發(fā)現(xiàn)：通過合適工藝參數(shù)激光切割出的邊與傳統(tǒng)銑削加工出的邊，各自組成的對接激光焊接接頭的力學性能相當，證明了光纖激光切割邊的質量能夠直接用于后續(xù)的激光焊接。
航空航天產品中適用于光纖激光精密切割的結構特征，包括薄壁孔系、線、不規(guī)則復雜結構特征，如下圖所示，且其尺寸精度和表面質量要求較高。采用傳統(tǒng)的線切割或電火花雖能保證精度和表面質量，但效率極低；高精度、高效率、高質量的光纖激光切割不但是此類薄壁零件的最佳解決方案，同時也適合于多品種、小批量的生產模式。另外針對需要進行焊接的鈦合金、鋁合金等零件，光纖激光切割技術具有廣闊的應用前景。
光纖激光切割以其短波長、高光束質量、高能量密度、高加工柔性等特點，使其相比于傳統(tǒng)CO2激光切割具有技術、效率、設備和成本優(yōu)勢，為工業(yè)領域帶來了一種綜合成本低、高效生產力的切割加工解決方案，有望替代占據主要市場的CO2激光切割。學者們針對不同材料的光纖激光切割機理和工藝進行了深入研究，獲得了大量具有工程應用指導價值的實驗數(shù)據。高質量的光纖激光切割在精密加工領域將具有廣闊的應用空間，尤其適用于醫(yī)療、電子、機械、航空航天等領域中薄壁零件的精密切割。
