激光切割技術(shù)培訓(xùn)

1、激光切割技術(shù),激光切割的原理及特點(diǎn)激光切割的影響因素光纖切割的原理及特點(diǎn),1、激光切割技術(shù)的原理,激光切割的原理是將激光束聚焦成很小光點(diǎn)，使焦點(diǎn)處達(dá)到很高的功率密度。這時(shí)光束輸入（由光能轉(zhuǎn)換）的熱量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過被材料反射、傳導(dǎo)或擴(kuò)散部分，材料很快加熱至汽化溫度，蒸發(fā)形成孔洞。隨著光束與材料相對線性移動，使孔洞連續(xù)形成寬度很窄的切縫。,激光切割的特點(diǎn),激光切割的特點(diǎn)是：切縫窄、變形小、精度高、速度快、效率高首先激光光能轉(zhuǎn)換成驚人的熱能保

2、持在極小的區(qū)域內(nèi)，所以激光切割可提供：狹的直邊割縫；最小的鄰近切邊的熱影響區(qū)；極小的局部變形其次，激光束對工件不旋加任何力，它是無接觸切割工具，這就意味著工件無機(jī)械變形；無刀具磨損，也談不上刀具的替換問題；切割材料無需考慮它的硬度，也即激光切割能力不受被切材料硬度影響，任何硬度的材料都可切割。,激光切割的特點(diǎn),再次，激光束可控性強(qiáng)，并有高的適應(yīng)性和柔性，因而：與自動化裝備相結(jié)合很方便，容易實(shí)現(xiàn)切割過程自動化；由于不存在對切割工件的限制

3、，激光束具有無限的仿形切割能力。大多數(shù)有機(jī)與無機(jī)材料都可以用激光切割。在工業(yè)制造系統(tǒng)占有分量很重的金屬加工業(yè)，許多金屬材料，不管它具有什么樣的硬度，都可進(jìn)行無變形切割。數(shù)控激光切割系統(tǒng)能方便切割不同形狀與尺寸的工件，它往往比沖切、模壓工藝更被優(yōu)先選用；它沒有械具消耗，無需修理模具，節(jié)約更換械具時(shí)間，從而節(jié)省加工費(fèi)用，降低產(chǎn)品成本。,2影響切割的因素,切割工藝與下述因素關(guān)系緊密：激光模式激光功率光路的穩(wěn)定性焦點(diǎn)位置噴嘴高度噴

4、嘴直徑輔助氣體輔助氣體純度輔助氣體流量輔助氣體壓力切割速度板材材質(zhì)板材表面質(zhì)量,與切割相關(guān)的各工藝參數(shù)如下圖所示：,,,一 激光模式,激光器的模式對切割影響很大，切割時(shí)要求到達(dá)鋼板表面的模式較好。這與激光器本身的模式和外光路鏡片的質(zhì)量有直接的關(guān)系。,二 焦點(diǎn)位置,焦點(diǎn)位置是一個(gè)關(guān)鍵參數(shù)，應(yīng)正確調(diào)節(jié)焦點(diǎn)位置。,,,,,,,,,焦點(diǎn)位置與切割面的關(guān)系,,焦點(diǎn)位置,焦點(diǎn)位置對切割斷面的影響,,,,三 噴嘴,噴嘴形狀、噴嘴孔徑、噴

5、嘴高度（噴嘴出口與工件表面之間的距離）等，均會影響切割的效果。噴嘴的作用防止熔漬等雜物往上反彈，穿過噴嘴，污染聚焦鏡片。控制氣體擴(kuò)散面積及大小，從而控制切割質(zhì)量。 圖 3 沒有噴嘴時(shí)，氣體噴出的情況圖 4 有噴嘴時(shí)，氣體噴出的情況,,,,噴嘴與切割品質(zhì)的關(guān)系,噴嘴出口孔中心與激光束的同軸

6、度是影響切割質(zhì)量優(yōu)劣的重要因素之一，工件越厚，影響越大。當(dāng)噴嘴發(fā)生變形或有熔漬時(shí)，將直接影響同軸度。故噴嘴應(yīng)小心保存，避免碰傷以免造成變形。噴嘴形狀和尺寸的制造精度高，安裝時(shí)應(yīng)注意方法正確。如果由于噴嘴的狀況不良，從而需要要改變切割時(shí)的各項(xiàng)條件，那就不如更換新的噴嘴。如果噴嘴與激光不同軸，將對切割質(zhì)量產(chǎn)生如下影響。對切割斷面的影響如圖所示，當(dāng)輔助氣體從噴嘴吹出時(shí)，氣量不均勻，出現(xiàn)一邊有熔漬，另一邊沒有的現(xiàn)象。對切割3mm以下

7、薄板時(shí)，它的影響較小，切割3mm以上時(shí)，影響較嚴(yán)重，有時(shí)無法切透。,噴嘴與切割品質(zhì)的關(guān)系,對尖角的影響工件有尖角或角度較小時(shí)，容易產(chǎn)生過熔現(xiàn)象，厚板則可能無法切割。對穿孔的影響穿孔不穩(wěn)定，時(shí)間不易控制，對厚板會造成過熔，且穿透條件不易掌握。對薄板影響較小。圖 5 同軸度對切割斷面的影響,,噴嘴孔與激光束同軸度的調(diào)整,噴嘴孔與激光束的同軸度的調(diào)整步驟如下：在噴嘴的出口端面涂抹印泥（一般以紅色為好），將不干膠帶貼在噴嘴出口端面

8、上。圖 6 調(diào)整同軸步驟1用10~20瓦的功率，手動打孔。,,噴嘴,取下不干膠紙，注意保持其方向，以便與噴嘴相比照。正常情況下，不干膠紙上會留下一個(gè)黑點(diǎn)，是被激光燒損的。但如果噴嘴中心偏離激光束中心過大時(shí)，將無法看到這個(gè)黑點(diǎn)（激光束射到了噴嘴的壁上）。圖 7 噴嘴偏離太大,,如果打出的中心點(diǎn)時(shí)大時(shí)小，請注意條件是否一致，聚焦鏡是否松動。圖 8 聚焦鏡松動注意觀察黑點(diǎn)偏離噴嘴中心的方向，調(diào)整噴嘴位置圖 9 調(diào)整噴嘴位置，

9、與激光束同軸,,,噴嘴孔徑,孔徑大小對切割質(zhì)量和穿孔質(zhì)量有關(guān)鍵性的影響。如果噴嘴孔徑過大，切割時(shí)四處飛濺的熔化物，可能穿過噴嘴孔，從而濺污鏡片?？讖皆酱?，幾率越高，對聚焦鏡保護(hù)就越差，鏡片壽命也就越差。噴嘴孔徑的比較,噴嘴,噴嘴φ1、φ1.5的差異,噴嘴高度的調(diào)整,噴嘴高度即噴嘴出口與工件表面之間的距離。圖 10 噴嘴高度,,四 切割速度,1速度過快如果切割速度過快，可能造成以下后果?？赡軣o法切透，火花亂噴。有些區(qū)域可以切透

10、，但有些區(qū)域無法切透。整個(gè)斷面較粗，但不產(chǎn)生溶漬。切割斷面呈斜條紋路，且下半部產(chǎn)生溶漬。圖 11 速度過快,,切割速度,2速度太慢造成過熔，切斷面較粗糙。切縫變寬，尖角部位整個(gè)溶化。影響切割效率。3確定適當(dāng)?shù)那懈钏俣葟那懈罨鸹ㄅ袛噙M(jìn)給速度可否增快或減慢火花由上往下擴(kuò)散圖 12切割速度正常,圖 12切割速度正常,,切割速度,火花若傾斜時(shí)，則說明切割速度太快。圖 13 切割速度過快火花呈現(xiàn)不擴(kuò)散且少，聚集在一起，

11、則說明速度太慢。圖 14 切割速度過慢進(jìn)給速度適當(dāng)如圖，切割面呈現(xiàn)較平穩(wěn)線條，且下半部無熔漬產(chǎn)生。圖 15 切割速度正常,,,,五 切割輔助氣體,選擇切割輔助氣體的種類和壓力時(shí)，宜從以下幾方面考慮：一般使用氧氣切割普通碳鋼，低壓打孔，高壓切割。一般使用空氣切割非金屬，低壓和高壓的壓力可調(diào)為一樣，打孔時(shí)間設(shè)為0。一般使用氮?dú)馇懈畈讳P鋼等，低壓氧氣打孔。氣體純度越高，切割質(zhì)量越好。切割低碳鋼板純度至少99.6%以上，切

12、割12mm以上碳鋼板建議氧氣純度99.9以上。切割不銹鋼板氮?dú)饧兌葢?yīng)達(dá)到99.6%以上。氮?dú)饧兌仍礁?，切割斷面質(zhì)量越好。如果切割用氣體純度不好要求，不但影響切割的質(zhì)量，而且會造成鏡片的污染。,,切割輔助氣體,輔助氣體對切割質(zhì)量的影響1氣體有助于散熱及助燃，吹掉溶漬，改善切割面品質(zhì)。2氣體壓力不足時(shí)，對切割的影響a切割面產(chǎn)生熔漬。b切割速度無法增快，影響效率.氣體壓力過高時(shí)，對切割質(zhì)量的影響3氣流過大時(shí)，切割面較粗，且縫較寬

13、。氣流過大時(shí)，造成切斷部分熔化，無法形成良好切割質(zhì)量。,,,切割氣體,輔助氣體對穿孔的影響（1）氣體壓力過低時(shí)，不易穿透，時(shí)間增長。（2）氣體壓力太高時(shí)，造成穿透點(diǎn)熔化，形成大的熔化點(diǎn)。所以薄板穿孔的壓力較高，厚板則較低。切割有機(jī)玻璃時(shí)的輔助氣體有機(jī)玻璃屬于易燃物，為了得到透明光亮的切割面，所以選用氮?dú)饣蚩諝?，阻燃。如果選用氧氣，則切割質(zhì)量不夠好。必須在切割時(shí)根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行選擇合適的壓力。氣體壓力越小，切割光亮度越高

14、，產(chǎn)生的毛斷面越窄。但氣體壓力過低，造成切割速度慢，板面下出現(xiàn)火苗，影響下表面質(zhì)量。,六 激光功率,激光功率對切割過程和質(zhì)量有決定性的影響。功率太小無法切割 圖16 功率太小 功率過大，整個(gè)切割面熔化圖 17 功率過大功率不足，切割后產(chǎn)生熔漬圖 18 功率不足功率適當(dāng)，切割面良好，無熔漬圖 19 功率適當(dāng),,,,,3、光纖激光切割,切割的原理都一樣，主要是發(fā)生器不一樣。光纖激光器是把泵浦物質(zhì)摻入到光纖中，由半導(dǎo)體激光器

15、發(fā)出的特定的波長的激光耦合后。使光纖產(chǎn)生激光。優(yōu)點(diǎn)是模式好，利于切割。光電轉(zhuǎn)換率高可以達(dá)到二氧化碳的兩倍。而且在切割薄板金屬的時(shí)候有優(yōu)勢，因?yàn)楣饫w激光器發(fā)出的光是1070納米的波長 所以吸收率更高。 在切割頭處擴(kuò)束模塊與聚焦鏡之間要加裝保護(hù)鏡 這塊鏡片很容易壞 大約一周壞1塊 ，一個(gè)月3到4塊 這塊鏡片二氧化碳是不需要的 而且由于波長的原因光纖切割的焦點(diǎn)比較敏感，所以厚板不好切割，再加上現(xiàn)有的光纖激光器功率比較小，所以切割厚板時(shí)速度慢。