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機(jī)械社區(qū)

標(biāo)題: 激光切割加工特點(diǎn) [打印本頁]
作者: 遠(yuǎn)祥    時(shí)間: 2018-5-9 12:53
標(biāo)題: 激光切割加工特點(diǎn)
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,。。,。
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   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：
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   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。0 o+ v  d; ]% j5 \5 z

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/ W1 m. a0 O7 {  \  F   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,。$ I9 O' E0 H9 z" m

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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(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,。
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2 ~. J+ ]6 O  W2 ~    采用氮?dú)饣蛘邭鍤庾鳛榍懈顨猓瑲鈮?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。$ P; g2 M5 ?1 P2 X1 {: Z4 A; |

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壓縮空氣切割

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% O" V  a; ^0 M( v% z( A    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,。
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等離子體輔助切割
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% b: Z3 O& D* u/ g    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,。
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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,。
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氣化切割
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: K. c9 y! N/ z- t1 i& j    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,。
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2 E- P* H" J3 P- s    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,。
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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(qiáng)使熔渣從切口排出
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參數(shù)：調(diào)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(jī)床的技術(shù)性能，而另一些是變化的,。
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偏振度

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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,。
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焦點(diǎn)直徑

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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,。
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焦點(diǎn)位置

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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,。

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圖4 焦點(diǎn)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(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。
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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(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。

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切割速度

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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,。

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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(yīng)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?dú)饨?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(shí)，氣體純度需達(dá)到 99.95 %,。鋼板越厚,，采用的氣體氣壓越低。
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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,。
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技術(shù)參數(shù)表
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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。現(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,。

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激光切割質(zhì)量評(píng)價(jià)因素
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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,。
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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)
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作者: yzhflypig    時(shí)間: 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庸し椒�,，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,。
作者: wz5122    時(shí)間: 2018-5-9 14:48
介紹的還蠻全面的,。
作者: reu8598    時(shí)間: 2018-5-9 17:32
蠻全面的，
作者: 遠(yuǎn)祥    時(shí)間: 2018-5-9 17:53
yzhflypig 發(fā)表于 2018-5-9 13:08( ^! Z4 e* v. Z+ q# B- d4 S
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 ...
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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,。- z2 l9 @. X& l5 \' `, R: ^: f
作者: 遠(yuǎn)祥    時(shí)間: 2018-5-9 17:55
wz5122 發(fā)表于 2018-5-9 14:48
; c& h1 Z& {0 L4 P% k9 ~9 Z介紹的還蠻全面的。
) B: v/ Y4 u1 S# f; p9 D$ I$ \7 \
希望能有幫助,。
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作者: 那些年的那些年    時(shí)間: 2018-5-9 20:51
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
作者: shasu    時(shí)間: 2018-5-10 07:34
遠(yuǎn)祥 發(fā)表于 2018-5-9 17:55
% H; w$ L# }6 g* D6 [希望能有幫助,。
; D( ^  V; S, Y; a" p) b; u
你切割的材料厚度是多少
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作者: 藍(lán)仁2015    時(shí)間: 2018-5-10 09:20
學(xué)習(xí)了,，謝謝分享
作者: 花山貓兒    時(shí)間: 2018-5-10 15:51
樓主細(xì)心分析總結(jié)，不錯(cuò),，值得學(xué)習(xí)
作者: 七曜神權(quán)    時(shí)間: 2018-5-10 19:43
看上去這板挺厚的了,，如果第一次切最好讓設(shè)備的供應(yīng)商派人來打樣設(shè)置參數(shù)。% e3 L$ F5 }$ d% c; s( o- \) U
現(xiàn)在的平板切割機(jī)好像也是挺成熟的標(biāo)準(zhǔn)機(jī)了,，大部分都是切割工藝問題,。2 E& b) v+ b8 H
機(jī)械和電氣的問題比較少。
作者: 遠(yuǎn)祥    時(shí)間: 2018-5-10 20:44
七曜神權(quán) 發(fā)表于 2018-5-10 19:43
" b* J. B/ p, R5 R: ^# T6 W6 S看上去這板挺厚的了,，如果第一次切最好讓設(shè)備的供應(yīng)商派人來打樣設(shè)置參數(shù),。  Q1 Y9 }5 v% r% \' u4 ?
現(xiàn)在的平板切割機(jī)好像也是挺成 ...
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說得有道理，也有聯(lián)系過供應(yīng)商尋求幫助,。; A& T' E8 l1 k# i& k
作者: 風(fēng)云笑    時(shí)間: 2018-6-30 17:08
這要看你買的激光的配置了,，你買個(gè)1萬瓦的，看看效果咋樣
作者: 12312348    時(shí)間: 2018-9-18 09:15
總結(jié)的滿全面的,，值得學(xué)習(xí)收藏,，感謝樓主分享！
作者: 杰163    時(shí)間: 2018-12-16 11:32
供應(yīng)商有專門人員給做調(diào)試,，我準(zhǔn)備要做這一行了
作者: 廿三夜    時(shí)間: 2019-2-13 13:15
這個(gè)主要還是參數(shù)問題
4 Z  K* M5 `+ }4 z9 l厚板加工之前還是要試切的
作者: 周大少    時(shí)間: 2020-4-25 18:54
介紹的比較詳細(xì),，謝謝了
作者: seener    時(shí)間: 2020-8-26 17:29




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