激光切割工藝

激光切割工藝激光切割鋼板的若干工藝問題激光切割機是加丄鍛金零件方面大幅提高勞動生產(chǎn)率的先進裝備，具有加工零件的精度高、加工周期短，以及加工中無需傳統(tǒng)沖圧模具更換就可以加工任意復雜零件等優(yōu)點，從而被越來越多的開關(guān)設(shè)備制造企業(yè)采用。激光切割是用聚焦鏡將激光束聚焦在材料表面使材料熔化，同時用于激光束同軸的壓縮氣體吹走被熔化的材料,并使激光束與材料沿一定軌跡作相對運動，從而形成一定形狀的切縫。激光切割技術(shù)發(fā)展迅速,應(yīng)用日益廣泛，是一種先進加工方法，尤其適合切割鋼板。激光切割技術(shù)比其他方法的明顯優(yōu)點是：切割質(zhì)量好切口寬度窄(一般為0.廣0.5mm)、精度高(一般孔中心距誤差TO.Imni,輪廓尺寸誤差0.廣0.5mm)、切口表面粗糙度好(一般為12.5^25Um),切縫一般不需要再加工即可焊接。切割速度快例如采用2kW激光功率,8mm厚的碳鋼切割速度1.6m/min:2mm驚的不銹鋼切割速度為3.5m./min,熱影響區(qū)小，變形極小。清潔、安全、無污染。從技術(shù)經(jīng)濟角度不宜制造模具的金屬鍛金件，特別是輪廓形狀復雜,批量不大,一般厚度小于12mm的低碳鋼、小于6mm厚的不銹鋼，以節(jié)省制造模具的成本與周期。任何一種熱切割技術(shù)，除少數(shù)情況可以從板邊緣開始外，一般都必須在板上穿一個小孔。之前在激光沖壓復合機上是用沖頭先沖出一個孔，然后再用激光從小孔處開始進行切割。對于沒有沖壓裝置的激光切割機有兩種穿孔的基本方法：爆破穿孔一一材料經(jīng)連續(xù)激光的照射后在中心形成一個凹坑，然后由與激光束同軸的氧流很快將熔融材料去除形成一個孔。一般孔的大小與板厚有關(guān)，爆破穿孔平均直徑為板厚的一半，因此對較厚的板爆破穿孔孔徑較大，且不圓，不宜在加工精度要求較高的零件上使用，只能用于廢料上。此外由于穿孔所用的氧氣壓力與切割時相同，飛濺較大。脈沖穿孔一一采用高峰值功率的脈沖激光使少量材料熔化或汽化，常用空氣或氮氣作為輔助氣體，以減少因放熱氧化使孔擴展，氣體壓力較切割時的氧氣壓力小。每個脈沖激光只產(chǎn)生小的微粒噴射，逐步深入，因此厚板穿孔時間需要兒秒鐘。一旦穿孔完成，立即將輔助氣體換成氧氣進行切割。這樣穿孔直徑較小,其穿孔質(zhì)量優(yōu)于爆破穿孔。為此所使用的激光器不但應(yīng)具有較高的輸出功率;更重要的是光束的時間和空間特性，因此一般橫流C02激光器不能適應(yīng)激光切割的要求。此外脈沖穿孔還須要有較可靠的氣路控制系統(tǒng)，以實現(xiàn)氣體種類、氣體壓力的切換及穿孔時間的控制。在采用脈沖穿孔的情況下，為了獲得高質(zhì)量的切口，從丄件靜止時的脈沖穿孔到丄件等速連續(xù)切割的過渡技術(shù)應(yīng)加以重視。從理論上講通?？筛淖兗铀俣蔚那懈顥l件，如焦距、噴嘴位置、氣體壓力等，但實際上山于時間太短改變以上條件的可能性不大。在工業(yè)生產(chǎn)中主要采用改變激光平均功率的辦法比較現(xiàn)實，具體方法是改變脈沖寬度;改變脈沖頻率；同時改變脈沖寬度和頻率。實際結(jié)果表明，第3種效果最好。這是因為機床（只針對大功率激光切割機）在加工小孔時不是采取爆破穿孔的方式，而是用脈沖穿孔（軟穿刺）的方式，這使得激光能量在一個很小的區(qū)域過于集中，將非加工區(qū)域也燒焦，造成孔的變形，影響加丄質(zhì)量。這時我們應(yīng)在加工程序中將脈沖穿孔（軟穿刺）方式改為爆破穿孔（普通穿刺）方式，加以解決。而對于較小功率的激光切割機則恰好相反，在小孔加工時應(yīng)采取脈沖穿孔的方式才能取得較好的表面光潔度。根據(jù)C02激光切割的工作和設(shè)訃原理，分析得出以下兒點原因是造成加工件產(chǎn)生毛刺的主要原因：激光焦點的上下位置不正確，需要做焦點位置測試，根據(jù)焦點的偏移量進行調(diào)整;激光的輸出功率不夠，需要檢查激光發(fā)生器的丄作是否正常，如果正常，則觀察激光控制按鈕的輸出數(shù)值是否正確，加以調(diào)整;切割的線速度太慢，需要在操作控制時加大線速度;切割氣體的純度不夠，需要提供高質(zhì)量的切割工作氣體;激光焦點偏移，需要做焦點位置測試，根據(jù)焦點的偏移量進行調(diào)整;機床運行時間過長出現(xiàn)的不穩(wěn)定性，此時需要關(guān)機重新啟動。以上情況的出現(xiàn)，首先考慮切割低碳鋼時出現(xiàn)毛刺的因素，但不可簡單地加快切割速度，因為增加速度有時會出現(xiàn)板材切割不穿的情況，此種情況在加工敷鋁鋅板時尤為突出。這時應(yīng)綜合考慮機床的其他因素加以解決，如噴嘴是否要更換，導軌運動不穩(wěn)定等。分析后可以發(fā)現(xiàn)下面的兒種情況是產(chǎn)生加工不穩(wěn)定的主要情況：激光頭噴嘴的選擇與加丄板厚不匹配;激光切割線速度過快，需要操作控制減小線速度；另外，還需要特別注意的是，在L3030激光切割機切割5mm以上碳素鋼板時需要更換7.5"焦距的激光鏡片。這種情況會影響零件的切割斷面光潔度加工質(zhì)量。此時在其他參數(shù)都正常的情況下，應(yīng)考慮以下情況：激光頭噴嘴NOZZEL的損耗，應(yīng)及時更換噴嘴。在無新噴嘴更換的情況下，應(yīng)加大切割工作氣體壓力;噴嘴與激光頭連接處螺紋松動。此時應(yīng)立即暫停切割，檢查激光頭連接狀態(tài)，重新上好螺紋。激光切割加工時激光束的工作原理是：在加工過程中，材料經(jīng)連續(xù)激光的照射后在中心形成一個凹坑，然后由與激光束同軸的工作氣流很快將熔融材料去除形成一個孔。此孔類似于線切割的穿線孔，激光束以此孔為加工啟始點進行輪廓切割，通常情況下飛行光路激光束的走線方向和被加工零件切割輪廓的切線方向垂直。因此，激光束在開始穿透鋼板時到進入零件輪廓切割的這一段時間，其切割速度在矢量方向上將有一個很大的改變，即矢量方向的90?旋轉(zhuǎn)，山垂直于切割輪廓的切線方向轉(zhuǎn)為與切割輪廓的切線重合，即與輪廓切線的夾角為0?。這樣就會在被加工材料的切割斷面上流下比較粗糙的切割面，這主要是在短時間內(nèi)，激光束在移動中的矢量方向變化很快所至。因此在采用激光切割加工零件時就要注意這方面的情況。一般，在設(shè)計零件對表面切割斷口沒有粗糙度要求時，可以在激光切割編程時不做手動處理，讓控制軟件自動產(chǎn)生穿刺點;但是，當設(shè)訃對所要加丄的零件切割斷面有較高粗糙度要求時，就要注意到這個問題，通常需要在編激光切割程序時對激光束的啟始位置做手動調(diào)整，即人工對于穿刺點的控制。需要把激光程序原來產(chǎn)生的穿刺點移到需要的合理位置，以達對加工零件表面精度的要求。1如上圖1,如果此零件對圓弧有精度要求，我們在編制激光切割程序時，切割啟始點（穿刺點）就要設(shè)置在A和C,而不能設(shè)置在B和D。而如果此零件只對直線邊的精度有要求，那我們在編制激光切割程序時，切割啟始點就要設(shè)置在B和D,而不能設(shè)置在A和CTo同樣的，如圖2,如果此零件外形設(shè)汁對圓弧有精度要求，我們在編制激光切割程序時，切割啟始點（穿刺點）就只能設(shè)置在D,而如果此零件 只對直線邊的精度有要求，那我們在編制激光切割程序時，切割啟始點