|
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)果全部報廢,。,。,。
" Y5 a( B6 v8 F/ H& M! |
4 Q8 M+ {9 }/ u* M1 q! P! {
1 ^5 u& M' {6 k! g( j 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：
0 y; }. B9 b% E* b
1 Y, X' V, {; a6 Z. @3 x8 C) @# u
# Z2 D9 N( l+ I- J1 w, y# v 首先要知道它得原理：當(dāng)聚焦的激光束照到工件上時,，照射區(qū)域會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,，同時將材料熔化,。通常會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,。
( k7 r+ F0 k' z* K
4 @& k# y# X% V% I) s6 L8 a$ {
. G) O7 K6 B& R- P 火焰切割是切割低碳鋼時采用的一種標(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,。
% ~: ~4 ~' |/ F& o& y P4 R1 B/ Q8 \1 K h6 c
# C9 i1 ]+ d2 @: [$ P8 a
4 D7 ~- M( l; C( U* T) e1 g
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
# G3 g4 T! _* v4 y9 `4 o; f/ t% H1 T+ q% d7 m+ S
: a s2 T1 ~. h- S5 p' C9 Q5 o5 [) n' p
+ W6 v( _6 a3 h6 a- f& o! U
熔化切割是切割金屬時使用的另一種標(biāo)準(zhǔn)工藝,。也可以用于切割其他可熔材料,，例如陶瓷。 6 _% c% A) P: N
$ w2 J/ Q+ e; M5 j! P+ G
& \" x5 E" P& o( o 采用氮氣或者氬氣作為切割氣,，氣壓 2-20 bar 的氣體吹過切口,。氬氣和氮氣是惰性氣體，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，惰性氣體可以保護(hù)切割邊緣不被空氣氧化,。 q. C4 D% ~! F9 X4 P6 r
3 |% U! v4 u% y: q
4 Q0 ^& S* M8 ?4 |壓縮空氣切割
+ q" |. E1 ^5 U' D) g7 R( }# _9 k! I
2 B' b: P. p$ L( | 壓縮空氣同樣可以用來切割薄板,。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% 都是氮氣,，因此壓縮空氣切割基本上屬于熔化切割。" u2 f' M3 ^4 l+ P5 G
2 E: a; Q7 j d' Z* V9 m" d& n等離子體輔助切割
. m3 p7 s) O! M" B5 ~( }( |& |2 }/ q+ r2 J# d* y$ ?! S
1 F) C v1 @& Z6 L 如果參數(shù)選擇恰當(dāng),，等離子體輔助熔化切割切口中會出現(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。7 J* Z8 v) }3 F2 z4 G! D" O( F
' E* z/ ~3 Y: R9 _0 X! i- F
* ?3 C+ I! A* J" t3 P* Q等離子體云事實上相對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,。 6 M4 z3 b5 w# K
! k! M- u& b, D1 S
; A* [9 {+ J/ Y* e2 y5 g8 }
2 [: t5 _; _1 g" c, M$ M& p
; ]) a# ~' q% ?( W" E8 |. a: i; m4 e3 ~3 W5 L6 X! U0 y6 M4 }3 I9 l
- D$ q+ a8 {5 A& H# y3 K" q- I氣化切割
- b: P, F3 F: u" m9 j
. i0 M& N& I: v: i# s' p( k1 D1 u# S' M
氣化切割將材料蒸發(fā)，盡可能減小了對周圍材料的熱效應(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。. o' U% i: h* g
' i' h0 m) O, y4 J8 C
) ~1 @" z3 r/ u( z; K. Q& P 超短脈沖激光使這項技術(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沒有明顯的熱效應(yīng)，沒有熔化和毛刺形成,。3 p! \- s6 C4 o) d. E
# I. x2 c( Z" R# {+ D" E% l7 k8 E1 W2 F
; c4 _4 r% [% Z" j/ U' i
8 p: n& v" \" _ ]* d( D' w圖3 氣化切割：激光使材料蒸發(fā),，燃燒。蒸氣的壓強使熔渣從切口排出
: C Y! l# R/ O4 j8 f
' Y6 O7 y% p- ?+ F8 w* }
' ^1 v ^% P; W2 i- [參數(shù)：調(diào)整加工過程
- n" e# m6 T8 Q t, n" Z9 h+ e' z. o( _! ?
! ?5 y( c! D7 e" I2 J, Z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床的技術(shù)性能,，而另一些是變化的。 9 }$ f4 Q8 k4 L" S- H5 c% X1 K
9 m$ n# b4 A$ S% W$ `
) b; R% j" ^1 O+ E& ]. ^偏振度
. [* R: w# O! @3 J
; U; }8 {# j C& o8 c6 E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,。這對于高質(zhì)量的切割已經(jīng)足夠了。 0 n, f5 D6 ^$ k: ~5 ]3 y {( |
" W# v" _8 |$ h5 N& \" I9 I焦點直徑
! J5 D D# h! k! L5 q& v
5 Q6 ^! m- K* p/ P5 L焦點直徑影響切口寬度,，可以通過改變聚焦鏡的焦距改變焦點直徑,。更小的焦點直徑意味著更窄的切口。
' [% {: T2 F# d* @- T+ B5 Q( k/ n5 Q0 }2 \+ b8 E% e, D
焦點位置 6 o5 T: ]3 m" W. c& j% P
6 R) o& u0 R$ Z! |% q焦點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 H( T) V- j' O! W
$ e8 S2 x( n8 d8 m7 |& t& j
: Y$ @# C: h5 _1 w$ O+ e! @/ x' s5 [圖4 焦點位置：工件內(nèi)部,，工件表面和工件上方 8 O/ p7 u3 i& t% ^$ J
: \7 `0 [( b( f: j9 J
激光功率
1 b$ R- X% h7 j7 B6 [1 { h' Y% z) u" C% Z' a0 X0 F, m- m# I! l/ v
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,。
0 h+ a. Y* i* ` a6 q6 `, ]$ C0 w* S$ _8 L; r) }5 O
, ^. A r& ]' e
圖5 更高的激光功率可以切割更厚的材料
# X5 |: l! s' y9 \) D4 ?6 `( \! e+ ~9 ?2 R% o
工作模式
& a. M* ]/ u2 K- l* X& e5 h
0 v7 O8 U% h) q2 a% k* G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,。 + G7 ~$ u8 F$ g8 @ f
切割速度
9 T' ~$ [) U7 c2 f$ g6 M' Y- L
( u* v9 ~: z+ b0 m+ o/ U( [$ b) I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導(dǎo)致粗糙度的增加和毛刺的形成,。
2 Z" e8 ~5 p ?1 D* n8 j: d1 _0 n9 _6 T8 W x0 J" j
( D! {8 W5 H0 [3 |* C7 w* z- m) \
圖6 切割速度隨著板材厚度增加而降低
/ c5 d( J+ e* F) a4 o7 O
$ K9 n7 K9 }0 y5 W. e噴嘴直徑 , U6 T+ K1 e# y# k
8 N% a4 T) v8 N0 f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。
7 f8 m0 b7 K' f' Z" b3 }
% o% g" ? ~* @, L. |2 C8 ]5 p氣體純度和氣壓
$ ]6 t7 j% Y8 {) H8 t' U7 k! `$ e
$ O! ~& @/ S% O+ u, x氧氣和氮氣經(jīng)常用作切割氣體,。氣體的純度和氣壓影響切割效果,。
) R! E q3 `' f" _4 S
9 c3 C/ f& H1 x& R& h# R5 [) C采用氧氣火焰切割時，氣體純度需達(dá)到 99.95 %,。鋼板越厚,，采用的氣體氣壓越低。 4 X, T" _, u8 W/ y4 Q
7 j* _' j4 |5 _7 c8 N- v采用氮氣熔化切割時,，氣體純度需要達(dá)到 99.995 %（理想情況是 99.999 %）,，熔化切割厚鋼板時需要更高的氣壓,。
+ t* J* h0 c. A4 c) i1 q- z( Q2 w- c' h7 v2 Z9 {! w$ z B9 A
技術(shù)參數(shù)表
( w8 X- W1 ~7 Y, z O I: P
9 M' J% c) G1 i) Z7 Y2 V8 n; H$ `: p在激光切割早期，使用者必須通過試運轉(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)被存儲在切割系統(tǒng)的控制裝置中。對于每一種材料類型和厚度,，都有對應(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。 4 @0 v" c" P7 | Y6 ^& R$ x, o2 }
2 x/ }: K! z& K. o$ \, s7 [
激光切割質(zhì)量評價因素
- a7 |$ N) B% `; J- B3 H* k \; [- K4 S* d D' @
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。 : h- F" ?' C( h; Y* h4 t: e( F. P
% n( s# l v, ~& m, Q' F圖7 好的切割,，壞的切割,。評價切割邊緣質(zhì)量的標(biāo)準(zhǔn)
b& e2 l1 ~% |: x: _6 q: e- B4 M5 i) Q0 m9 x
4 f+ G/ m: P# N. v4 h/ I" b' [
5 Z8 _$ O) e. r1 X1 v/ I
|
發(fā)表于 2018-5-9 12:53:20
QQ好友和群
收藏
淘帖
問題專業(yè),，描述清楚
伸手黨/灌水/看不懂
樓主
