激光切割加工特點

遠祥

今天朋友加工店的平面激光切割設備，做了一批厚板材零件，結果全部報廢。。。

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   大部分都是切割出來后飛邊切割痕雜質太大，零部件外形完全沒有精度，導致要返工處理；更多得切割下落料孔還粘付在本體上，要用手用力得敲才能敲下來；面對這次質量異常，解決辦法也不是一句話，兩句話能說清楚，我去查資料，做了以下匯總：
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# x& S% T1 F% T+ b, @   首先要知道它得原理：當聚焦的激光束照到工件上時，照射區(qū)域會急劇升溫以使材料熔化或者氣化。一旦激光束穿透工件，切割過程就開始了：激光束沿著輪廓線移動，同時將材料熔化。通常會用一股噴射氣流將熔融物從切口吹走，在切割部分和板架間留下一條窄縫，窄縫幾乎與聚焦的激光束等寬。


   火焰切割是切割低碳鋼時采用的一種標準工藝，采用氧氣作為切割氣體。氧氣加壓到高達 6 bar 后吹進切口。在那里，被加熱的金屬與氧氣發(fā)生反應：開始燃燒和氧化�；瘜W反應釋放大量的能量（達到激光能量的五倍）輔助激光束進行切割。
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圖1 激光束熔化工件，切割氣吹走切口中的熔融材料和熔渣

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熔化切割是切割金屬時使用的另一種標準工藝。也可以用于切割其他可熔材料，例如陶瓷。

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: I: y7 c- p. |& a: J# l- k* J6 C    采用氮氣或者氬氣作為切割氣，氣壓 2-20 bar 的氣體吹過切口。氬氣和氮氣是惰性氣體，這意味著它們不和切口中的熔化金屬發(fā)生反應，僅僅將它們向底部吹走。同時，惰性氣體可以保護切割邊緣不被空氣氧化。
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壓縮空氣切割

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    壓縮空氣同樣可以用來切割薄板�？諝饧訅旱� 5-6 bar 就足以吹走切口中的熔融金屬。由于空氣中接近 80% 都是氮氣，因此壓縮空氣切割基本上屬于熔化切割。

等離子體輔助切割

- N7 {& o* t6 ~1 e: U8 y    如果參數(shù)選擇恰當，等離子體輔助熔化切割切口中會出現(xiàn)等離子體云。等離子體云由電離的金屬蒸氣和電離的切割氣組成。等離子體云吸收 CO2 激光的能量并轉化進工件，使更多的能量耦合到工件，材料會更快熔化，從而使切割速度更快。因此，這種切割過程也叫高速等離子體切割。

等離子體云事實上相對于固體激光是透明的，因此等離子體輔助熔化切割只能使用 CO2激光。

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氣化切割

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- l% a9 U: F0 P. |7 M    氣化切割將材料蒸發(fā)，盡可能減小了對周圍材料的熱效應影響。采用連續(xù) CO2 激光加工蒸發(fā)低熱量、高吸收的材料就可以達到上述效果，例如薄的塑料薄膜以及木材、紙、泡沫等不熔化的材料。
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    超短脈沖激光使這項技術可以應用于其他材料。金屬中的自由電子吸收激光并劇烈升溫。激光脈沖不與熔融的粒子和等離子體反應，材料直接升華，沒有時間將能量以熱量的形式傳給周圍材料。皮秒脈沖燒蝕材料時沒有明顯的熱效應，沒有熔化和毛刺形成。

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圖3 氣化切割：激光使材料蒸發(fā)，燃燒。蒸氣的壓強使熔渣從切口排出

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參數(shù)：調整加工過程

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許多參數(shù)影響激光切割過程，其中一些取決于激光器和機床的技術性能，而另一些是變化的。

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偏振度

偏振度表明多少百分比的激光被轉換。典型的偏振度一般在 90% 左右。這對于高質量的切割已經(jīng)足夠了。

焦點直徑

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焦點直徑影響切口寬度，可以通過改變聚焦鏡的焦距改變焦點直徑。更小的焦點直徑意味著更窄的切口。

焦點位置

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焦點位置決定了工件表面上的光束直徑和功率密度以及切口的形狀。

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圖4 焦點位置：工件內(nèi)部，工件表面和工件上方

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激光功率

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激光功率應和加工類型、材料種類和厚度相匹配。功率必須足夠高以至于工件上的功率密度超出加工閾值。

圖5 更高的激光功率可以切割更厚的材料

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工作模式

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連續(xù)模式主要用于切割毫米到厘米尺寸的金屬和塑料的標準輪廓。而為了熔化穿孔或者產(chǎn)生精密的輪廓，則采用低頻的脈沖激光。

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切割速度

激光功率和切割速度必須互相匹配。太快或者太慢的切割速度都會導致粗糙度的增加和毛刺的形成。

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圖6 切割速度隨著板材厚度增加而降低

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噴嘴直徑

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噴嘴的直徑?jīng)Q定了從噴嘴中噴出的氣體流量和氣流形狀。材料越厚，氣體噴流的直徑也要越大，相應地，噴嘴口的直徑也要增大。

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氣體純度和氣壓

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氧氣和氮氣經(jīng)常用作切割氣體。氣體的純度和氣壓影響切割效果。

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采用氧氣火焰切割時，氣體純度需達到 99.95 %。鋼板越厚，采用的氣體氣壓越低。

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采用氮氣熔化切割時，氣體純度需要達到 99.995 %（理想情況是 99.999 %），熔化切割厚鋼板時需要更高的氣壓。

技術參數(shù)表

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在激光切割早期，使用者必須通過試運轉自行決定加工參數(shù)的設置�，F(xiàn)在，成熟的加工參數(shù)被存儲在切割系統(tǒng)的控制裝置中。對于每一種材料類型和厚度，都有對應的數(shù)據(jù)。技術參數(shù)表使得即使不熟悉這種技術的人也能順利操作激光切割設備。

激光切割質量評價因素

有許多判定激光切割邊緣質量的標準。像毛刺形式、凹陷、紋路等標準可以用肉眼判定；垂直度、粗糙度和切口寬度等則需要采用專用儀器來測量。材料沉積，腐蝕，熱影響區(qū)域和變形也是衡量激光切割質量的重要因素。

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圖7 好的切割，壞的切割。評價切割邊緣質量的標準

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yzhflypig

激光切割本來就沒多大的精度，你要精度高的就線割。或者其他加工方法，你要達到加工要求首先得明白加工方法能達到的精度。不是隨便別人說行就行。

wz5122

介紹的還蠻全面的。

reu8598

蠻全面的，

遠祥

yzhflypig 發(fā)表于 2018-5-9 13:08
激光切割本來就沒多大的精度，你要精度高的就線割�；蛘咂渌�加工方法，你要達到加工要求首先得明白加工方法 ...

0 D4 I' ^6 @$ [層主說的在理，主要是打樣階段，考慮加工成本，結果空成了報廢件，損失更大了。
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遠祥

wz5122 發(fā)表于 2018-5-9 14:48
介紹的還蠻全面的。

希望能有幫助。
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那些年的那些年

這個當然要試切割了，尤其是厚板，參數(shù)原理設備資料都有附帶的吧

shasu

遠祥 發(fā)表于 2018-5-9 17:55
3 j9 Y; s9 z/ r$ J5 \6 B% H希望能有幫助。

你切割的材料厚度是多少
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藍仁2015

學習了，謝謝分享

花山貓兒

樓主細心分析總結，不錯，值得學習