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大功率激光切割关键工艺参数有哪些?

大功率激光切割关键工艺参数有哪些?

作者:
来源:
发布时间:
2019/10/29

    大功率激光切割技术是融合了激光光学、电子、机械、工艺和材料等学科的复合型先进制造技术。激光切割过程复杂,影响因素多,包括激光器输出功率、切割速度、离焦量及切割材料性能等。若工艺参数选取不当,切割质量就会受很大影响,如切割面粗糙,断面出现缺口或背面附着沾渣等。
 
1.切割速度
 
切割速度一般是在速度的上下限内选择较低的值,速度过大、过小都会影响切割质量导致挂渣甚至是切不透。
切割速度过低时,激光能量密度过大,热影响区变大,会导致挂渣增多,切缝宽且粗糙。切割速度过高时激光能量密度小,有可能切不透。
切口垂直度和挂渣高度对速度参数最敏感,其次是切口宽度和表面粗糙度。
可提高切割速度操作包括:
 
●提高功率
 
●改变光束模式
 
●减小聚焦光斑大小(如采用短焦距透鏡)
 
 
2.焦点位置
 
   激光束聚光后光斑大小与透镜较长成正比。光束经短焦长透镜聚焦后光斑尺寸很小,焦点处功率密度很高,对材料切割很有利;但它的不利之外是焦深很短,调节余量很小,一般比较适用于高速切割薄材。对于厚工件,由于长焦长透镜有较宽焦深,只要具有足够功率密度,用来对它切割比较合适。由于焦点处功率密度最高,在大多数情况下,切割时,焦点位置刚处于工件表面,或稍在工件表面之下。确保焦点与工件相对位置恒定是获得稳定的切割质量的重要条件,有时透镜工作中因冷却不善而受热从而引起焦长变化,这就需及时调整焦点位置。
 
 
3.辅助气体
 
   激光切割时会产生很大的热量,如此高的热量集中到一起,就会使切割处的材料燃烧,发生氧化反应,而且还容易使被加工件产生变形。所以,需要加入一些辅助气体,常用的一般有氧气、空气、氮气。
辅助气体与激光光束同轴喷处,保护透镜免受污染并吹走切割区底部溶渣,对非金属和部分金属材料,使用压缩空气或惰性气体,清除溶化和蒸发材料,同时抑制切割区过度燃烧。
 
 
4.辅助气体气压
 
   激光切割时,气体和聚焦的激光束是通过喷嘴射到被切材料处。从而形成一个气流束。对气流的基本要求是进入切口的气流量要大,速度要高,以便足够的氧化使切口材料充分进行放热反应,同时又有足够的动量将熔融材料喷射吹出。
大多数金属激光切割则使用活性气体(氧气),形成与灼热金属发生氧化放热反应,这部分附加热量可提高切割速度1/3到1/2。
 
 
5.激光輸出功率
 
   激光功率的大小对切割速度、切缝宽度、切割厚度和切割质量都有相当大的影响,激光切割机所需功率的大小是依据材料的特性和切割的机理而定,理想中的切割速度会使切割面呈现对比平稳的线条,且材料下部不会呈现熔渣。实际操作时,常常设置最大功率以获得高的切割速度或用以切割较厚的材料。