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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：; G7 n" H. E/ L7 J: d
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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，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。6 T) {: ^/ @' j4 G5 F+ r
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! B. R | S! K2 _# c6 l' p# l 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 6 bar 后吹進切口。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（達到激光能量的五倍）輔助激光束進行切割。
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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。 , o( d6 @ P) F5 u" E, h6 @
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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，惰性氣體可以保護切割邊緣不被空氣氧化。0 I+ A% W3 f2 v0 U
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+ i) x6 `, X1 y: f壓縮空氣切割 ) [3 l. m m0 m, q
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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。
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等離子體輔助切割
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+ {( v/ A4 l9 X4 J0 a. g/ r9 K1 T 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。
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% [5 D4 C$ C7 v' n4 I# n. f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。
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氣化切割
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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。5 A, s, t ]; V! T i( _: X, T8 H4 v
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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。
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* P' o* \5 ^( n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 0 h( j \, H2 k$ \0 D6 t7 ^* C
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參數(shù)：調(diào)整加工過程
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4 k+ P7 b& F% j) V' B' H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。
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+ }; O# u3 y( T/ W3 k偏振度
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8 ] ]0 M/ j3 ~- b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。
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焦點直徑 ; I0 R& y6 P; \' C4 D$ ?
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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。 # [$ r9 Z/ v1 `
2 Q8 S n0 g$ o+ X7 s6 f0 P焦點位置
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8 E. V- d6 [* R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。 ) Q1 V' R( H* E6 T
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圖4 焦點位置：工件內(nèi)部，工件表面和工件上方
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" M" M. h9 V+ \2 u) n( l) ]激光功率 3 m2 Q5 j) b, @2 f
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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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& m2 G5 A9 H9 { ?+ q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。 ; W* ~8 t9 M6 f- D6 n
切割速度
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4 a: {- S1 Y* N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。 4 t1 |' K/ }' u& j
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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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g$ R% u ` F6 R+ V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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氧氣和氮氣經(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，氣體純度需達到 99.95 %。鋼板越厚，采用的氣體氣壓越低。
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采用氮氣熔化切割時，氣體純度需要達到 99.995 %（理想情況是 99.999 %），熔化切割厚鋼板時需要更高的氣壓。 / Z! A. k$ D: E) J8 J1 P
" J# U7 d+ P5 T- z技術(shù)參數(shù)表 9 i. C3 H& ^ n( P# z, Q' z2 B
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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。現(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。 ! ^ B! b1 y9 W1 ^( E
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激光切割質(zhì)量評價因素 7 n! I# T9 o7 a6 A" u9 l
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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。評價切割邊緣質(zhì)量的標(biāo)準(zhǔn) % O) Z6 U- X. d
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發(fā)表于 2018-5-9 12:53:20
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