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激光切割工艺参数对切割质量的影响

时间:2016-05-31 作者:镭铭机箱
对于不同的材料,由于自身的热物理性能与激光束能量的吸收率不同,表现出不同的激光切割适应性,并且对辅助气体的要求也不尽相同。一

1、激光输出功率对切割质量的影响
  当切割速度较低时,激光切割如同火焰切割,是以氧化为主。当切割速度较高时,利用激光束轴线至前沿距离的自动调节和加热作用,使切口前沿温度达到2000℃以上,以此维持切割过程。激光功率大小对切割厚度、切割速度、切口宽度和质量等都有很大影响。一般说来,激光功率越大,所能切割的板厚越大,切割速度也可增大。然而,随着功率的增加,切口宽度随之略有增加。
  2、辅助气体及压力对切割质量的影响
  由于金属表面的激光反射率高达,使激光能量不能地射入金属表面,通过喷吹辅助气体可提高材料对激光的吸收率。辅助气体通常采用氧气、氮气、惰性气体或压缩空气等。采用氧气能够促使金属表面氧化,提高切割的效率;通过增加吹氧压力还可使切缝减小,并防止熔化材料再粘结。切割易燃材料时,可采用惰性气体,能防止材料燃烧。切割带有金属夹层的易燃材料时,宜采用压缩空气。在   压力范围内,增加辅助气体的压力,可增大切割厚度,提高切割效率。
  当激光功率和切割速度   时,氧气压力大,氧气流量大,则氧化反应速度加快,氧化发热量大,使切口变宽,切口条纹深而粗,切割断面光洁度恶化;当氧气压力减小时,氧气流量降低,则氧化速度减小,切口变窄,切口断面光洁度会提高。当氧气压力降低到某一数值时,切口材料将不   氧化,切口下表面粘附有较多的熔融物,被切割材料甚至不能被切透。
  3、切割速度对切割质量的影响
  当激光功率和辅助气体压力   时,切割速度与切口宽度保持一种非线性反比关系。当切割速度升高时,则切口宽度减小;若切割速度降低时,切口宽度将会增大。切割速度与切口表面粗糙度呈现一种抛物线关系,随着切割速度低的降低,表面粗糙度增加;随着切割速度的增加,表面粗糙度,当切割速度超过某一佳值后随切割速度增大,粗糙度较为缓慢;当激光切割速度增加到某值后,将切不透材料。
  4、光程对切割质量的影响
  光程指激光束从激光器出发到板材加工面所走过的路程。光程的增加会使激光束的波前曲率发生变化,进而影响焦点的位置。特别是在对不锈钢进行无氧化物切割时,   调整激光束的焦点,以获得较为稳定的切割质量。激光束焦点的调整,可借助于一套伺服辅助透镜完成。但在高压切割时,透镜会产生巨大能量,因而好采用自适应光学系统来完成这一工作。在自适应光学系统中,反射镜的曲率半径可借助压电功率计或冷却水压计进行修正。一个几之一微米的微小镜面变形,可使焦点位置偏移几个毫米。自适应光学系统可将焦点定位于所需的位置,反射面的失真可小于0.1mm。采用易变形的球面镜时,加工中   尽可能保持垂直的入射角,以防止象散而影响聚焦。目前,装有自适应光学系统的激光切割机,能够处理长距离移动加工,并能在整个加工区域内进行稳定的激光切割。
  5、被切割材料物理特性对切割质量的影响
  对于不同的材料,由于自身的热物理性能与激光束能量的吸收率不同,表现出不同的激光切割适应性,并且对辅助气体的要求也不尽相同。一般情况下,材料厚度与所要求的激光功率成正比,与加工速度成反比。不同的材料、不同的厚度,其激光器功率的选择、辅助气体及工作压力以及聚焦点位置选择也是不相同的。只有综合考虑被加工材料的性能,合理选择相关的工作参数,才能达到优化的切割加工。

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