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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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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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8 g) W- U% {3 L9 J$ h' m! i 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,。- D3 J7 w9 ]0 v- O
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6 E$ r8 O$ E9 ^! j- G: ] 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。
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+ q) F5 |, v1 q: @, f1 F: `# f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 , H. g9 K1 C0 \: y5 H3 A& R, d1 r
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3 M1 ? w* F% \$ b5 R' R. ~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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+ G! o1 f6 a& k9 E4 a0 f! K$ f 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,。; D3 F9 o2 h3 h. v4 D
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壓縮空氣切割
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1 E9 Q8 L H5 F; @: V. a' M* O; q+ _' c 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)猓虼藟嚎s空氣切割基本上屬于熔化切割,。
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3 S1 U4 ^$ j7 S; A' v0 L等離子體輔助切割 * u4 L+ z, a* x0 Z4 Q! n( C1 r
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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。
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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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G/ Z7 b4 C3 D. t7 s% m& M氣化切割
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8 S; \" _4 f( E( ~# D 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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# R2 i! R' h! p 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,。4 T# f1 e5 P8 y! u0 c+ l: g
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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 & H$ u U4 i6 s# ?) s
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5 n' O9 b `' D! \& K u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。 8 X8 P2 ^$ j* s4 |) O
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9 I/ t. U% P/ g% l偏振度 4 k( n1 p( q# S- H
' ?4 \; {8 n3 F8 G( W7 r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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( Q4 h2 p% d: [0 Z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 ; ~3 n8 J! s& J) q ^/ m
* y: H, E# e+ u3 G! }2 g0 |/ a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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' f" R: G8 G X( C, ^3 _* f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。 : y' h, H# L5 g! i6 v8 W
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3 x- z5 G$ H# N, M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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% {+ Q6 n" s2 Y+ b; I" S5 f: E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。
3 L& r3 B$ c, N N$ ?; _+ {切割速度 # z. n8 X4 x1 b" Z6 {
2 F' D2 N' P# T$ ]$ q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 9 r4 I; v4 I0 G% d4 g1 g% C! ~
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噴嘴直徑 [; ?5 r6 J5 T: C& B$ m# [
; p* u. Y( x+ x) a# R) F/ a- ?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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1 L$ Z7 E% _% I6 g氣體純度和氣壓 / o5 i% x3 M v( t. Y
' u* y+ s* t8 E6 `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,。 / }, k: }: M; V& Y
4 `6 j, s; P' F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。 * o% J3 M: O7 a, D4 b
& h) d* L. A5 t% o% U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。 ' Z4 I; w) W/ v! V* ]; p
% X7 I$ C2 V8 l, ~% N& t" I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�,，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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* T) z: b$ Q! {9 A激光切割質(zhì)量評(píng)價(jià)因素
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$ i2 |% {0 ]5 f) Y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(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,。
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* j8 @) i4 k3 O2 H. l! w1 f+ ?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) , i% h% j% T$ O9 a" z' J+ h2 H4 ?& Q
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發(fā)表于 2018-5-9 12:53:20
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