激光(guang)切(qie)割(ge)(ge)技術是一(yi)種先進(jin)的切(qie)割(ge)(ge)工具(ju),其原理(li)是利用高功率高密度(du)激光(guang)束照射(she)被切(qie)割(ge)(ge)材料,通過(guo)高溫(wen)加熱至(zhi)汽化溫(wen)度(du),形(xing)成孔洞,再(zai)連續移動激光(guang)束,完成切(qie)割(ge)(ge)。該(gai)切(qie)割(ge)(ge)法是熱切(qie)割(ge)(ge)處理(li)的一(yi)種。激光(guang)切(qie)割(ge)(ge)高效環(huan)保(bao),切(qie)割(ge)(ge)質(zhi)量好,速度(du)快,提(ti)升切(qie)割(ge)(ge)效率,逐漸取(qu)代(dai)傳統(tong)的刀具(ju)切(qie)割(ge)(ge)方式。但是,激光(guang)切(qie)割(ge)(ge)過(guo)程中也有很(hen)多因(yin)素在影(ying)響被切(qie)割(ge)(ge)材料的完成質(zhi)量。
影(ying)響激光切割(ge)(ge)機切割(ge)(ge)質量(liang)的因素包括切割(ge)(ge)速(su)度(du)、焦點位置、輔助氣體、激光輸(shu)出功率(lv)以及工件特性等。
1、激光輸出功率
激光切割機是連續波輸出的(de)激光(guang)束(shu)產生能(neng)量(liang)(liang)的(de),激光(guang)功率(lv)大小和模式(shi)選(xuan)擇都會(hui)(hui)對切(qie)割質量(liang)(liang)有影響(xiang)。實際操作(zuo)時,通常是調(diao)整到較(jiao)(jiao)大功率(lv)來滿(man)足切(qie)割較(jiao)(jiao)厚的(de)材料。此(ci)時光(guang)束(shu)模式(shi)(光(guang)束(shu)能(neng)量(liang)(liang)在(zai)橫斷面(mian)上的(de)分(fen)布)顯得(de)更加重要(yao)。在(zai)小于大功率(lv)狀況下(xia)焦(jiao)點處卻獲得(de)較(jiao)(jiao)高(gao)功率(lv)密度,并獲得(de)較(jiao)(jiao)佳切(qie)割質量(liang)(liang)。在(zai)激光(guang)器(qi)整個有效(xiao)工(gong)作(zuo)壽命期(qi)間(jian),模式(shi)并不一致。光(guang)學元件(jian)的(de)狀況、激光(guang)工(gong)作(zuo)混(hun)合(he)氣(qi)體細微的(de)變化和流量(liang)(liang)波動(dong),都會(hui)(hui)影響(xiang)模式(shi)機構。
2、焦點位(wei)置(zhi)調整
焦(jiao)(jiao)點(dian)(dian)與工件表面(mian)的(de)相(xiang)對位(wei)置(zhi)對保(bao)證切(qie)割(ge)(ge)質(zhi)量(liang)尤(you)為重要(yao)。大多(duo)數情(qing)況下,切(qie)割(ge)(ge)時焦(jiao)(jiao)點(dian)(dian)位(wei)置(zhi)剛(gang)處在(zai)工件表面(mian),或稍微在(zai)表面(mian)以下。在(zai)整(zheng)個切(qie)割(ge)(ge)過程中,確保(bao)焦(jiao)(jiao)點(dian)(dian)與工件相(xiang)對位(wei)置(zhi)恒(heng)定(ding)是獲得穩定(ding)的(de)切(qie)割(ge)(ge)質(zhi)量(liang)的(de)重要(yao)條件。當焦(jiao)(jiao)點(dian)(dian)處于(yu)較佳(jia)位(wei)置(zhi)時,割(ge)(ge)縫(feng)較小、效率較高,較佳(jia)切(qie)割(ge)(ge)速度可獲得較佳(jia)切(qie)割(ge)(ge)結果。在(zai)大多(duo)數應用(yong)情(qing)況下,光束焦(jiao)(jiao)點(dian)(dian)調整(zheng)到剛(gang)處于(yu)噴嘴下。噴嘴與工件表面(mian)間距一般為1.5mm左(zuo)右(you)。
激光(guang)束聚焦(jiao)后(hou)光(guang)斑(ban)大小(xiao)與透鏡焦(jiao)長成正比,光(guang)束經短焦(jiao)長透鏡聚焦(jiao)后(hou)光(guang)斑(ban)尺寸很小(xiao),焦(jiao)點處功率密(mi)度(du)(du)很高,對(dui)材(cai)(cai)料切(qie)割很有(you)利(li);缺點是焦(jiao)深(shen)(shen)很短,調節余量小(xiao),比較適(shi)用(yong)于高速(su)切(qie)割薄型材(cai)(cai)料。長焦(jiao)長透鏡有(you)較寬焦(jiao)深(shen)(shen),具有(you)足夠功率密(mi)度(du)(du),比較適(shi)合(he)切(qie)割厚工件(jian)。
3、切割速度(du)
材料(liao)的切(qie)(qie)割(ge)(ge)(ge)速(su)(su)(su)度(du)(du)(du)與(yu)激光功率(lv)密度(du)(du)(du)成(cheng)正比,即增(zeng)加(jia)功率(lv)密度(du)(du)(du)可提高(gao)(gao)切(qie)(qie)割(ge)(ge)(ge)速(su)(su)(su)度(du)(du)(du)。切(qie)(qie)割(ge)(ge)(ge)速(su)(su)(su)度(du)(du)(du)與(yu)被(bei)切(qie)(qie)割(ge)(ge)(ge)材料(liao)的密度(du)(du)(du)(比重)和厚度(du)(du)(du)成(cheng)反比。當(dang)其(qi)他參數(shu)保(bao)持不(bu)變,提高(gao)(gao)切(qie)(qie)割(ge)(ge)(ge)速(su)(su)(su)度(du)(du)(du)的因素是:提高(gao)(gao)功率(lv)(在一定范(fan)圍內,如500~2 000W);改善光束(shu)模式(如從高(gao)(gao)階(jie)模到低(di)階(jie)模直至TEM00);減(jian)小聚(ju)焦光斑尺寸(如采用(yong)短(duan)焦距透鏡聚(ju)焦);切(qie)(qie)割(ge)(ge)(ge)低(di)起始蒸(zheng)發能的材料(liao)(如塑料(liao)、有機玻璃(li)等(deng));切(qie)(qie)割(ge)(ge)(ge)低(di)密度(du)(du)(du)材料(liao)(如白松木(mu)等(deng));切(qie)(qie)割(ge)(ge)(ge)薄型材料(liao)。
4、輔助氣(qi)體壓(ya)力
材料(liao)運用(yong)激(ji)光(guang)切割(ge)(ge)(ge)機切割(ge)(ge)(ge)都需要(yao)使用(yong)輔助氣(qi)體,氣(qi)體壓力大小是個極為重(zhong)要(yao)的(de)因素(su)。輔助氣(qi)體與激(ji)光(guang)束同軸噴出,保護透鏡免受污染并(bing)吹(chui)走(zou)切割(ge)(ge)(ge)區底(di)部熔渣。對非金屬材料(liao)和部分金屬材料(liao),使用(yong)壓縮空(kong)氣(qi)或惰性氣(qi)體,處理(li)融化和蒸發材料(liao),同時抑制(zhi)切割(ge)(ge)(ge)區過度燃燒。
對大多數金屬激光切割機則使用活性氣體(只要是O2),形成與熾熱金屬發生氧化放熱反應,這部分附加熱量可提高切割速度1/3~1/2。當高速切割薄型材料時,需要較高的氣體壓力以防止切口背面粘渣(熱粘渣到工件上還會損傷切邊)。當材料厚度增加或切割速度較慢時則氣體壓力宜適當降低,為了防止塑料切邊霜化,也以較低氣體壓力切割為好。