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影響激光切割機切割質(zhì)量的四大因素分析

作者:小編 日期:2022-05-24 12:55:29 點擊數(shù):

信息摘要:

影響激光切割機切割質(zhì)量的四大因素分析

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激光切割與傳統(tǒng)的氧乙炔、等離子等切割工藝相比,激光切割速度快、切縫窄、熱影響區(qū)小、切縫邊緣垂直度好、切邊光滑,同時可激光切割的材料種類多。激光切割技術(shù)已廣泛應(yīng)用于汽車、機械、電力、五金以及電器等領(lǐng)域。

影響激光切割機切割質(zhì)量的四大因素分析(圖1)

激光切割機的幾項關(guān)鍵技術(shù)是光、機、電一體化的綜合技術(shù)。在激光切割機中激光束的參數(shù)、機器與數(shù)控系統(tǒng)的性能和精度都直接影響激光切割的效率和質(zhì)量。切割精度是判斷數(shù)控激光切割機質(zhì)量好壞的第一要素。那么,影響激光切割機的切割質(zhì)量因素有哪些呢?


影響激光切割機切割質(zhì)量的因素包括切割速度、焦點位置、輔助氣體、激光輸出功率以及工件特性等,下面來具體解析。


1、激光輸出功率


激光切割機是連續(xù)波輸出的激光束產(chǎn)生能量的,激光功率大小和模式選擇都會對切割質(zhì)量有影響。實際操作時,通常是調(diào)整到較大功率來滿足切割較厚的材料。此時光束模式(光束能量在橫斷面上的分布)顯得更加重要。在小于大功率狀況下焦點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,都會影響模式機構(gòu)。


2、焦點位置調(diào)整


焦點與工件表面的相對位置對保證切割質(zhì)量尤為重要。大多數(shù)情況下,切割時焦點位置剛處在工件表面,或稍微在表面以下。在整個切割過程中,確保焦點與工件相對位置恒定是獲得穩(wěn)定的切割質(zhì)量的重要條件。當(dāng)焦點處于較佳位置時,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。


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,焦點處功率密度很高,對材料切割很有利;缺點是焦深很短,調(diào)節(jié)余量小,比較適用于高速切割薄型材料。長焦長透鏡有較寬焦深,具有足夠功率密度,比較適合切割厚工件。


3、切割速度


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。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、有機玻璃等);切割低密度材料(如白松木等);切割薄型材料。

影響激光切割機切割質(zhì)量的四大因素分析(圖2)

4、輔助氣體壓力


材料運用激光切割機切割都需要使用輔助氣體,氣體壓力大小是個極為重要的因素。輔助氣體與激光束同軸噴出,保護透鏡免受污染并吹走切割區(qū)底部熔渣。對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,同時抑制切割區(qū)過度燃燒。


對大多數(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。當(dāng)高速切割薄型材料時,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損傷切邊)。當(dāng)材料厚度增加或切割速度較慢時則氣體壓力宜適當(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。


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