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激光切割工艺参数如何确定

激光切割工作原理

激光切割加工是用不可见的光束代替了传统的机械刀,具有精度高,切割快速,不局限于切割图案限制,自动排版节省材料,切口平滑,加工成本低等特点,将逐渐改进或取代于传统的金属切割工艺设备。激光刀头的机械部分与工件无接触,在工作中不会对工件表面造成划伤;激光切割速度快,切口光滑平整,一般无需后续加工;切割热影响区小,板材变形小,切缝(0.1mm~0.3mm);切口没有机械应力,无剪切毛刺;加工精度高,重复性好,不损伤材料表面;数控编程,可加工任意的平面图,可以对幅面很大的整板切割,无需开模具,经济省时。

激光器切割设备的组成

激光器切割设备主要由激光器、导光系统、数控运动系统、自动调高切割头、工作平台和吹高压气体等系统组成。许多参数会影响激光切割过程,其中一些取决于激光器和机床的技术性能,而另一些参数是变化的。激光切割的主要参数有:

激光切割的主要参数

【1】光束模式

基模,也称高斯模,是切割最理想的模式,主要出现在功率小于1kW的小功率激光器。多模,是高阶模的混合,在相同功率下多模的聚焦性差,切割能力低,单模激光的切割能力和切割质量优于多模。



【2】激光功率

激光切割所需要的激光功率主要取决于切割材料、材料厚度和切割速度要求。激光功率对切割厚度、切割速度、切口宽度等有很大影响。一般激光功率增大,所能切割材料的厚度也增加,切割速度加快,切口宽度也有所加大。

【3】焦点位置

焦点位置对切口宽度影响较大。一般选择焦点位于材料表面下方约1/3扳厚处切割深度最大,且口宽度最小。

【4】焦矩

切割较厚钢板时,应采用焦矩较长的光束,以获得垂直度良好的切割面。焦点深度大,光斑直径也增大,功率密度随之减小,是切割速度降低。要保持一定的切割速度需要增大激光功率。切割薄板宜采用焦距较小的光束,这样光斑直径小,功率密度大,切割速度快。

【5】辅助气体

切割低碳钢多采用氧气作切割气体,以利用铁-氧燃烧反应热促进切割过程,而且切割速度快,切口质量好,可以获得无挂渣的切口。其压力增大,动能增加,排渣能力增强;切割气压的大小根据材料、板厚、切割速度和切割表面质量因素确定。

【6】喷嘴结构

喷嘴的结构形状和出光口尺寸大小,也影响激光切割质量和效率,不同的切割要求选用不同的喷嘴。常用的喷嘴形状有:圆柱形、锥形、所方形等形状。激光切割一般采用同轴(气流与光轴同心)吹气方式,如气流与光轴不同轴,那么在切割时易产生大量的飞溅。为保证切割过程的稳定性,通常要控制喷嘴端面与工件表面的距离,一般为0.5~2.0mm,以便切割顺利进行。


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