如何才能有效控制激光切割机的切割质量?

如何才能有效控制激光切割机的切割质量?

1. 切削速度影响切割质量
对于给定的激光功率密度和材料,切割速度符合一个公式。只要阀值高于通过阀值,材料的切割速度就与激光的功率密度成正比,即功率密度越大,切割速度越快。这里所指的功率密度不仅与激光输出功率有关,而且与光束质量模式有关。此外,光束聚焦系统的特点,即聚焦后的光斑尺寸,对激光切割也有很大的影响。
切割速度与被切割材料的密度(比重)和厚度成反比。在其他参数不变的情况下,提高切削速度的因素有:提高功率(在一定范围内,如500-2000W);改进波束模式(如从高阶模式到低阶模式直至TEM00);缩小聚焦点的尺寸(如短焦距镜头聚焦;切割低初始蒸发能材料(如塑料、有机玻璃等);切割低密度材料(如白松等);切薄材料。
特别是对于金属材料,激光切割速度可以有一个相对的调节范围,同时保持其他工艺变量,同时保持良好的切割质量。这个调整范围比切割薄金属时稍微厚一些,有时较慢的切割速度也会导致热熔材料烧蚀口腔表面,使切割表面粗糙。

如何才能有效控制激光切割机的切割质量?

2. 焦点位置调整影响切割质量
由于激光功率密度对切割速度有很大影响,透镜焦距的选择是一个重要问题。激光束聚焦后,光斑大小与透镜的焦距成正比。短焦距透镜聚焦光束后,光斑尺寸小,聚焦处的功率密度高,有利于材料的稀释。但其不足之处在于聚焦深度过短,调整幅度过小。体积小,一般适用于薄型材料的高速切割。长焦距镜头焦距较宽,只要有足够的功率密度,就适合切割较厚的工件。
在确定使用哪种焦距透镜后,焦点与工件表面的相对位置对保证切割质量尤为重要。由于聚焦处的功率密度高,在大多数情况下,切割时的聚焦位置仅在工件表面,或略低于工件表面。在整个切削过程中,工件中心相对于工件位置的恒定是获得稳定切削质量的重要条件。有时,镜头会因为冷却不好而发热,导致焦距改变,需要及时调整焦距位置。当聚焦在较好的位置时,狭缝较小,效率较高,较好的切割速度可以获得较好的切割效果。在大多数应用中,光束的焦点是在喷嘴下方调节的。喷嘴与工件表面的距离一般在1.5 mm左右。

3.辅助气体压力影响切割质量
材料切割一般需要辅助气体,问题主要涉及辅助气体的类型和压力。通常,辅助气体与激光束同轴喷射,保护透镜不受切割区底部的渣被污染并吹走的影响。对于非金属材料和部分金属材料,采用压缩空气或惰性气体对熔化和蒸发的材料进行处理,同时抑制切割区域的过度膨胀。
对于大多数金属激光角质层,活性气体(只要氧气)与热金属形成氧化放热反应。这些额外的热量可以使凝结速度增加1/3到1/2。气体压力是保证辅助气体的一个极其重要的因素。高速切割薄料时,需要较高的气体压力,以防止炉渣粘在切割物的背面(热炉渣也会损坏工件上的饰边)。当材料厚度增加或切割速度较慢时,应适当降低气压。为了防止塑料切边被磨砂,也可以在较低的气压下切割。
激光切割实践表明,辅助气体为氧气时,其纯度对切割质量有重要影响。氧纯度降低2%会使切割速度降低50%,导致切割质量显著下降。

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