如何控制激光切割機(jī)的切割質(zhì)量
作者:
zhouxianglaser
編輯:
洲翔
來源:
zhouxianglaser
發(fā)布日期: 2020.04.01
信息摘要:
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)量好的工件?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…
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)量好的工件?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!給大家逐一分析一下:
1.切割速度對切割質(zhì)量的影響
對給定的激光功率密度和材料,切割速度符合于一個經(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激光切割有很大的影響。
特別對金屬材料而言,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相對調(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顯得比厚件稍寬。有時,切割速度偏慢也會導(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)整對切割質(zhì)量的影響
由于激光功率密度對切割速度影響很大,透鏡焦長的選擇是個重要問題。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)與工件表面的相對位置對保證切割質(zhì)量尤為重要。由于焦點(diǎn)處功率密度高,大多數(shù)情況下,切割時焦點(diǎn)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(diǎn)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。有時,透鏡工作中因冷卻不善而受熱從而引起焦長變化,這就需要及時調(diào)整焦點(diǎn)位置。當(dāng)焦點(diǎn)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(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。激光切割實(shí)踐表明,當(dāng)輔助氣體為氧氣時,它的純度對切割質(zhì)量有明顯影響。氧氣純度降低2%會降低50%的切割速度,并導(dǎo)致切口質(zhì)量明顯變差。
4.激光輸出功率對切割質(zhì)量的影響
對連續(xù)波輸出的激光器來說,激光功率大小和模式好壞都會對切割發(fā)生重要影響。實(shí)際操作時,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)有時顯得更加重要,而且,當(dāng)提高輸出功率時,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(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加以調(diào)控。
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