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解析如何控制激光切割機(jī)的切割質(zhì)量
發(fā)布時(shí)間:2017-10-25        瀏覽次數(shù):79        返回列表

很多企業(yè)使用激光切割機(jī)都非常關(guān)心:如何使用激光切割機(jī)加工出質(zhì)量的好工件?蘇州蘇威爾激光是世界上知名的激光加工設(shè)備生產(chǎn)商之一,下面我們來給大家說說如何控制激光切割機(jī)的切割質(zhì)量。

蘇威爾激光總結(jié)出幾點(diǎn)影響切割質(zhì)量的因素:切割速度、焦點(diǎn)位置、輔助氣體、激光輸出功率以及工件特性!我們就來逐一給大家分析一下:

1.切割速度對(duì)切割質(zhì)量的影響

對(duì)給定的激光功率密度和材料,切割速度符合于一個(gè)經(jīng)驗(yàn)式,只要在通閾值以上,材料的切割速度與激光功率密度成正比,即增加功率密度可提高切割速度。這里所指的功率密度不但與激光輸出功率有關(guān),而且與光束質(zhì)量模式有關(guān)。另外,光束聚焦系統(tǒng)的特征,即聚焦后的光斑大小也對(duì)激光切割有很大的影響。

切割速度與被切割材料的密度(比重)和厚度成反比。當(dāng)其他參數(shù)保持不變,提高切割速度的因素是:提高功率(在一定范圍內(nèi),如500~2 000W);改善光束模式(如從高階模到低階模直至TEM00);減小聚焦光斑尺寸(如采用短焦距透鏡聚焦);切割低起始蒸發(fā)能的材料(如塑料、有機(jī)玻璃等);切割低密度材料(如白松木等);切割薄型材料。

特別對(duì)金屬材料而言,在其他工藝變量保持恒定的情況下,激光切割速度可以有一個(gè)相對(duì)調(diào)節(jié)范圍而仍能保持較滿意的切割質(zhì)量,這種調(diào)節(jié)范圍在切割薄金屬時(shí)顯得比厚件稍寬。有時(shí),切割速度偏慢也會(huì)導(dǎo)致排出熱融材料燒蝕口表面,使切面很粗糙。

2.焦點(diǎn)位置調(diào)整對(duì)切割質(zhì)量的影響

由于激光功率密度對(duì)切割速度影響很大,透鏡焦長的選擇是個(gè)重要問題。激光束聚焦后光斑大小與透鏡焦長成正比,光束經(jīng)短焦長透鏡聚焦后光斑尺寸很小,焦點(diǎn)處功率密度很高,對(duì)材料切割很有利;但它的缺點(diǎn)是焦深很短,調(diào)節(jié)余量小,一般比較適用于高速切割薄型材料。由于長焦長透鏡有較寬焦深,只要具有足夠功率密度,比較適合切割厚工件。

在確定使用何種焦長的透鏡以后,焦點(diǎn)與工件表面的相對(duì)位置對(duì)保證切割質(zhì)量尤為重要。由于焦點(diǎn)處功率密度高,大多數(shù)情況下,切割時(shí)焦點(diǎn)位置剛處在工件表面,或稍微在表面以下。在整個(gè)切割過程中,確保焦點(diǎn)與工件相對(duì)位置恒定是獲得穩(wěn)定的切割質(zhì)量的重要條件。有時(shí),透鏡工作中因冷卻不善而受熱從而引起焦長變化,這就需要及時(shí)調(diào)整焦點(diǎn)位置。

當(dāng)焦點(diǎn)處于較佳位置時(shí),割縫較小、效率較高,較佳切割速度可獲得較佳切割結(jié)果。

在大多數(shù)應(yīng)用情況下,光束焦點(diǎn)調(diào)整到剛處于噴嘴下。噴嘴與工件表面間距一般為1.5mm左右。

3.輔助氣體壓力對(duì)切割質(zhì)量的影響

一般情況下,材料切割都需要使用輔助氣體,問題主要牽涉到輔助氣體的類型和壓力。通常,輔助氣體與激光束同軸噴出,保護(hù)透鏡免受污染并吹走切割區(qū)底部熔渣。對(duì)非金屬材料和部分金屬材料,使用壓縮空氣或惰性氣體,處理融化和蒸發(fā)材料,同時(shí)抑制切割區(qū)過度燃燒。

對(duì)大多數(shù)金屬激光切割則使用活性氣體(只要是O2),形成與熾熱金屬發(fā)生氧化放熱反應(yīng),這部分附加熱量可提高切割速度1/3~1/2。

在確保輔助氣體前提下,氣體壓力大小是個(gè)極為重要的因素。當(dāng)高速切割薄型材料時(shí),需要較高的氣體壓力以防止切口背面粘渣(熱粘渣到工件上還會(huì)損傷切邊)。當(dāng)材料厚度增加或切割速度較慢時(shí)則氣體壓力宜適當(dāng)降低,為了防止塑料切邊霜化,也以較低氣體壓力切割為好。

激光切割實(shí)踐表明,當(dāng)輔助氣體為氧氣時(shí),它的純度對(duì)切割質(zhì)量有明顯影響。氧氣純度降低2%會(huì)降低50%的切割速度,并導(dǎo)致切口質(zhì)量明顯變差。

4.激光輸出功率對(duì)切割質(zhì)量的影響

對(duì)連續(xù)波輸出的激光器來說,激光功率大小和模式好壞都會(huì)對(duì)切割發(fā)生重要影響。實(shí)際操作時(shí),常常設(shè)置較大功率以獲得較高的切割速度,或用以切割較厚材料。但光束模式(光束能量在橫斷面上的分布)有時(shí)顯得更加重要,而且,當(dāng)提高輸出功率時(shí),模式常隨之稍有變差。常可發(fā)現(xiàn),在小于大功率狀況下焦點(diǎn)處卻獲得較高功率密度,并獲得較佳切割質(zhì)量。在激光器整個(gè)有效工作壽命期間,模式并不一致。光學(xué)元件的狀況、激光工作混合氣體細(xì)微的變化和流量波動(dòng),都會(huì)影響模式機(jī)構(gòu)。

綜上所述,雖然影響激光切割的因素較為復(fù)雜,但切割速度、焦點(diǎn)位置、輔助氣體壓力和激光功率及模式結(jié)構(gòu)是4個(gè)很重要的變量。在切割過程中,如發(fā)現(xiàn)切割質(zhì)量明顯變差,就首先要檢查以上討論的因素并及時(shí)加以調(diào)控。

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