機(jī)械社區(qū)

 找回密碼
 注冊(cè)會(huì)員

QQ登錄

只需一步,快速開始

搜索
查看: 16479|回復(fù): 18
打印 上一主題 下一主題

激光切割加工特點(diǎn)

[復(fù)制鏈接]
跳轉(zhuǎn)到指定樓層
1#
發(fā)表于 2018-5-9 12:53:20 | 只看該作者 回帖獎(jiǎng)勵(lì) |倒序?yàn)g覽 |閱讀模式
今天朋友加工店的平面激光切割設(shè)備,做了一批厚板材零件,結(jié)果全部報(bào)廢。。。

2 r3 L$ C) }9 ~% y2 v* L2 `3 ]% f  ?- R# F& E9 U, U3 K* Y$ L& ~' h6 m! G

5 f  k/ F7 L: L6 X) j. p   大部分都是切割出來后飛邊切割痕雜質(zhì)太大,零部件外形完全沒有精度,導(dǎo)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(duì)這次質(zhì)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:! w% t7 b+ z% ~& p% ]! {5 O
% M, h/ Z1 l" M- g5 r$ F: `

; \) H( ~' k* Z! ^   首先要知道它得原理:當(dāng)聚焦的激光束照到工件上時(shí),照射區(qū)域會(huì)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(dòng),同時(shí)將材料熔化。通常會(huì)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。. y% ^7 t- |0 I: a

  f8 J9 k, x* ~9 h; u

" `5 c; W2 j* d4 ]& ]' c$ K4 K) E5 N1 Q   火焰切割是切割低碳鋼時(shí)采用的一種標(biāo)準(zhǔn)工藝,采用氧氣作為切割氣體。氧氣加壓到高達(dá) 6 bar 后吹進(jìn)切口。在那里,被加熱的金屬與氧氣發(fā)生反應(yīng):開始燃燒和氧化。化學(xué)反應(yīng)釋放大量的能量(達(dá)到激光能量的五倍)輔助激光束進(jìn)行切割。, v  J3 u# N$ r! O. B
' ]  ?, ?' ]4 [# J3 ^" j

* d3 V6 L. j% p, _- F
, A" X* ], M0 @2 z; w1 ^
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

- ~4 i2 C9 S/ f) [8 o. B, E
; {" M; a/ L7 i) D5 G- Z- k

( ^7 b! F) ]9 Q0 q6 o) R& F) D
# q" h' V; e/ e3 \+ n! C9 B

/ B" n6 e$ ~- U( G' P) N0 `
熔化切割是切割金屬時(shí)使用的另一種標(biāo)準(zhǔn)工藝。也可以用于切割其他可熔材料,例如陶瓷。
, [, q+ I4 ]: Q- u; h5 a4 J4 ^( Y
3 ?4 ?; _9 C1 b3 L9 H& i

! s, Q: H5 ?; g) S    采用氮?dú)饣蛘邭鍤庾鳛榍懈顨,氣?2-20 bar 的氣體吹過切口。氬氣和氮?dú)馐嵌栊詺怏w,這意味著它們不和切口中的熔化金屬發(fā)生反應(yīng),僅僅將它們向底部吹走。同時(shí),惰性氣體可以保護(hù)切割邊緣不被空氣氧化。
! W6 Z' e7 d& l3 k$ J  i4 a/ k+ ~0 J+ w- y! A

, p" n# z2 T5 ~% e4 a3 h; b) N5 m
壓縮空氣切割

; @* `2 R) m6 x4 P0 G7 ^7 P8 B: E0 i5 k; O- o
7 z4 W& E1 {! }# z
    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?dú),因此壓縮空氣切割基本上屬于熔化切割。
8 D7 T! |1 C! ^; I" |) E& G' P
6 e& g4 J& }% Q0 H. d, x: K
等離子體輔助切割
3 Y1 @. q8 Z6 [3 n. Z/ y& P7 r
/ w6 c& C$ P8 H; v" [* E

% |+ O( G5 t; W+ X5 r4 z    如果參數(shù)選擇恰當(dāng),等離子體輔助熔化切割切口中會(huì)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(zhuǎn)化進(jìn)工件,使更多的能量耦合到工件,材料會(huì)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。: W9 j' n( d" M" P/ F9 C# U
& V  z5 q( p/ k6 \
2 Q, ?  W1 J- u3 b2 X4 q* Y
等離子體云事實(shí)上相對(duì)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。
# y7 }# {4 k5 f, U2 ^' L1 Q
# E! ~' G' w- Q- [1 A, U3 F

' L' e5 M6 I/ ?7 r3 @  B
0 m& w) f9 {6 C9 q
- x- @, f" j( Y! d/ _; f
: B2 m) q0 a8 S  W0 C5 @& b" v
- o5 k+ a8 m) w" a  u# f
氣化切割

) W5 z) r$ t3 E8 }& `2 D* W  Z# A# P  A
1 Y& }" h7 R/ Z7 {- G4 ~
    氣化切割將材料蒸發(fā),盡可能減小了對(duì)周圍材料的熱效應(yīng)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(dá)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。
! O8 ?# d1 h+ ]- W6 Y
* O! N5 g6 ?& C( f5 O: i6 P
! t3 D6 s6 y2 h' S5 \# d1 i* ^: u
    超短脈沖激光使這項(xiàng)技術(shù)可以應(yīng)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(yīng),材料直接升華,沒有時(shí)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(shí)沒有明顯的熱效應(yīng),沒有熔化和毛刺形成。
, [6 m9 ?, g, H. i- \$ }

( p7 f; O; `0 \6 K7 M! p9 H
) ]& |6 W! Q( B. G4 U4 b
) H( x, P) ~) J$ |8 g9 Z
圖3 氣化切割:激光使材料蒸發(fā),燃燒。蒸氣的壓強(qiáng)使熔渣從切口排出
7 b% E( {& ?* U& K# `
. R3 Q4 y$ ~- q% ?, |1 I
& T8 a3 C) p: ]3 V/ X: L! U
參數(shù):調(diào)整加工過程

. [, g2 a2 H7 [$ R' f3 Y
/ h! U4 k$ _& m! j0 j8 s
0 F+ @7 P+ q9 h2 g, W9 P; l& b
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(jī)床的技術(shù)性能,而另一些是變化的。
1 q# g/ p# G  t" d8 S

7 V, h, z$ i& |- R
! h% g2 n/ F3 L2 e, o* m
偏振度

3 ^+ D8 g# l- C, ^" k2 d" }( q0 y$ I
: k; z$ w* [; A/ A
偏振度表明多少百分比的激光被轉(zhuǎn)換。典型的偏振度一般在 90% 左右。這對(duì)于高質(zhì)量的切割已經(jīng)足夠了。
, n8 n$ j5 J8 A$ a' d8 k

- H# p8 P8 g1 |1 W+ J# d4 [* f
焦點(diǎn)直徑
% P' n* U7 ^" Y0 T

7 L' s& ^+ A. l
焦點(diǎn)直徑影響切口寬度,可以通過改變聚焦鏡的焦距改變焦點(diǎn)直徑。更小的焦點(diǎn)直徑意味著更窄的切口。
' e9 A: Y# K, H8 r& ~! I

1 S. y: b0 M3 A% ~+ J
焦點(diǎn)位置

2 B) _: h9 n: R& V2 l2 G! i7 l9 D7 M
焦點(diǎn)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。
$ V- J3 J: F4 o# L& q. U1 @
' k6 Y( H- t8 }3 y

1 r* h1 y8 V! M" y* f( g
圖4 焦點(diǎn)位置:工件內(nèi)部,工件表面和工件上方

7 A# v/ [7 P* t, P- ^3 ~
- h" {0 d7 k2 j. }; W1 ?2 D3 L+ J5 T
激光功率
( o) L( M" L' S& @5 ]% A. k4 @5 i

, i: @6 _6 Z. B9 b" l& A
激光功率應(yīng)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。

. Q. h- J' S3 y+ J/ }% c3 R8 |. X
; A+ p7 X; P  X1 k: B: U
圖5 更高的激光功率可以切割更厚的材料

0 T: ^7 T4 M# ~( _( v) h) d
& c( n8 x6 Y1 d1 M
工作模式

/ e# a4 ~/ ]0 f5 Q' |
: K( k# k/ F3 x; O' a% Z
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(biāo)準(zhǔn)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。

0 N. b8 U/ f2 E5 Z) H& e8 a
切割速度
- z  o, ~; @# J; b& F: e2 ]
) Q& c2 I/ Q( B% e0 w
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(huì)導(dǎo)致粗糙度的增加和毛刺的形成。

$ O6 `; p( t2 a6 F5 h7 {" X
! n, O' |) c. e$ |; |

# p" G. k, m1 C5 k; E. D' D
圖6 切割速度隨著板材厚度增加而降低

9 }& G4 y2 A4 H6 e% W  X8 t" h/ x7 f% q# L
噴嘴直徑

, O7 }2 C, I; t3 ?( _* `- w$ N3 j$ ~5 U. {% W) q6 ~# w$ d
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(yīng)地,噴嘴口的直徑也要增大。

) E% ~7 V  v+ e* y6 V2 S9 ]" c- G' d; Q4 K& t
氣體純度和氣壓
, M0 Q. F* ~" a: a" B: y: [
& \; X8 r$ O+ z& r
氧氣和氮?dú)饨?jīng)常用作切割氣體。氣體的純度和氣壓影響切割效果。
- M" z: k3 A' g3 q; W" C4 n

4 h$ ^8 M! O" V, ~
采用氧氣火焰切割時(shí),氣體純度需達(dá)到 99.95 %。鋼板越厚,采用的氣體氣壓越低。
- U  N) }6 d! C( ]4 {/ m" Q

) j' r3 v8 A9 d, a) z- S
采用氮?dú)馊刍懈顣r(shí),氣體純度需要達(dá)到 99.995 %(理想情況是 99.999 %),熔化切割厚鋼板時(shí)需要更高的氣壓。
$ W9 [! j- @' e7 t1 B$ c  K
7 J5 h6 r, j. A% b  y
技術(shù)參數(shù)表

6 C4 T0 a0 O& O& d# M3 f
3 O, i$ f" @; Q3 m) g% T% L, n3 x
在激光切割早期,使用者必須通過試運(yùn)轉(zhuǎn)自行決定加工參數(shù)的設(shè)置,F(xiàn)在,成熟的加工參數(shù)被存儲(chǔ)在切割系統(tǒng)的控制裝置中。對(duì)于每一種材料類型和厚度,都有對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)。技術(shù)參數(shù)表使得即使不熟悉這種技術(shù)的人也能順利操作激光切割設(shè)備。

3 G2 o4 N  C6 S3 x) q) q" z. @
# [; e, w  W4 m6 n" S
激光切割質(zhì)量評(píng)價(jià)因素
0 `8 [% [9 O) ?1 a

4 G8 c+ w" D4 N1 B
有許多判定激光切割邊緣質(zhì)量的標(biāo)準(zhǔn)。像毛刺形式、凹陷、紋路等標(biāo)準(zhǔn)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(cè)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(zhì)量的重要因素。

9 F" S0 `  i& F1 v& v. y- l
. G; Q5 w5 T6 [$ _
圖7 好的切割,壞的切割。評(píng)價(jià)切割邊緣質(zhì)量的標(biāo)準(zhǔn)
7 u- ?5 s7 }; j. k4 T

2 S/ \' ]' G+ O
2 ~6 P! C  P7 r" Y$ n: H) o6 N+ }( x# r4 c4 @0 |% b

評(píng)分

參與人數(shù) 1威望 +1 收起 理由
threetigher + 1 思想深刻,見多識(shí)廣!

查看全部評(píng)分

回復(fù)

使用道具 舉報(bào)

2#
發(fā)表于 2018-5-9 13:08:32 | 只看該作者
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(dá)到加工要求首先得明白加工方法能達(dá)到的精度。不是隨便別人說行就行。
3#
發(fā)表于 2018-5-9 14:48:34 | 只看該作者
介紹的還蠻全面的。
4#
發(fā)表于 2018-5-9 17:32:36 | 只看該作者
蠻全面的,
回復(fù)

使用道具 舉報(bào)

5#
 樓主| 發(fā)表于 2018-5-9 17:53:40 | 只看該作者
yzhflypig 發(fā)表于 2018-5-9 13:080 w  T) ^3 J6 I6 o. q6 O2 K
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(dá)到加工要求首先得明白加工方法 ...

" Q: i* c) }+ t& Y; L2 D  U層主說的在理,主要是打樣階段,考慮加工成本,結(jié)果空成了報(bào)廢件,損失更大了。
5 A# J" s# b. o6 R% w& w

點(diǎn)評(píng)

其實(shí)還是注重質(zhì)量好,成本的話可以在銷售上加價(jià)。  發(fā)表于 2018-5-10 07:52
6#
 樓主| 發(fā)表于 2018-5-9 17:55:13 | 只看該作者
wz5122 發(fā)表于 2018-5-9 14:48" V0 g, I! W! f7 g8 w2 o0 a
介紹的還蠻全面的。
9 f0 @6 I* A, k0 v9 l6 P0 n: W! g
希望能有幫助。  x. X2 d+ w- d- F2 G; a, t
7#
發(fā)表于 2018-5-9 20:51:32 | 只看該作者
這個(gè)當(dāng)然要試切割了,尤其是厚板,參數(shù)原理設(shè)備資料都有附帶的吧
8#
發(fā)表于 2018-5-10 07:34:25 | 只看該作者
遠(yuǎn)祥 發(fā)表于 2018-5-9 17:55% G3 ^! w8 |' {2 j
希望能有幫助。

( I& ?% u# ?+ I. B0 ~你切割的材料厚度是多少
& G1 @7 a) h8 o  ]8 o/ a
9#
發(fā)表于 2018-5-10 09:20:07 | 只看該作者
學(xué)習(xí)了,謝謝分享
10#
發(fā)表于 2018-5-10 15:51:10 | 只看該作者
樓主細(xì)心分析總結(jié),不錯(cuò),值得學(xué)習(xí)

本版積分規(guī)則

小黑屋|手機(jī)版|Archiver|機(jī)械社區(qū) ( 京ICP備10217105號(hào)-1,京ICP證050210號(hào),浙公網(wǎng)安備33038202004372號(hào) )

GMT+8, 2024-11-16 19:03 , Processed in 0.060291 second(s), 19 queries , Gzip On.

Powered by Discuz! X3.4 Licensed

© 2001-2017 Comsenz Inc.

快速回復(fù) 返回頂部 返回列表