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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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; _& o0 A* m/ W) c$ j) C7 A 大部分都是切割出來(lái)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(lái),；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(shuō)清楚,，我去查資料，做了以下匯總：- o! Z! P9 C% t( ^1 u* M! |4 l
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: J0 y J& [6 c2 I, e' B 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,。: y3 d& A/ W# I& g* j3 c
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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�,；瘜W(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,。. c% U0 u5 e L6 S
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3 ^5 T3 t% s9 g' L# T/ R# W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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{1 X' a) q! Z$ V; @$ T 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,。 l* E3 p' `# t& g! G J
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壓縮空氣切割
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壓縮空氣同樣可以用來(lái)切割薄板,。空氣加壓到 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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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。2 U4 C: F. U% ]
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' `* Z; r& g ?1 p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 6 r) U; t9 U" p! v7 o2 [0 X
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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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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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! F2 U- d$ M3 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
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* k* g% R7 [6 W3 Q. j參數(shù)：調(diào)整加工過程 $ U( F5 D7 i# h8 G
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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。 # k; v) b1 I9 @2 t3 Q0 [. H. Z
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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。 4 r1 u( a7 X) g P# L) n: c% Q4 f
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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,。 3 D5 C0 i' F T5 @+ z
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7 \/ n+ u$ W3 Q" O圖4 焦點(diǎn)位置：工件內(nèi)部,，工件表面和工件上方 8 z: j/ o; S$ u
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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 , K) f7 x$ [* K; b/ L
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工作模式 S8 A: ^6 W+ U$ g" N5 Y' }9 _
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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,。
( x. p# J( [5 _6 t# z' ~, Y切割速度 4 U3 x- G4 Y# M' \$ d4 B
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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,。 : I# ~9 c1 {0 p9 G/ v4 r" p
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* l3 O0 y$ \: X3 Z圖6 切割速度隨著板材厚度增加而降低 & S1 g! ^) c1 z& q1 N
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噴嘴直徑 ) n P! W) v* `7 I7 d$ j
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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 w: I: L1 E9 ]1 V' \8 y
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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,。 8 W* C, J2 V9 k- q' x& h3 n
& z3 N4 g$ \: n% Q1 h9 F* I, s( U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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, b. t' ^; T9 g" `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,。 , g; |- s0 d7 T* Z, x) Y% M
' m2 l* v, S7 J% |' i6 B% w+ [% T9 m技術(shù)參數(shù)表
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; y- Y) l* C) g6 a8 v5 a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。
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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(lái)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。 ' ?2 c: u6 G' a
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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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發(fā)表于 2018-5-9 12:53:20
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