激光切割的影響因素與效果衡量

在激光加工設(shè)備市場中，激光切割是重要的一項應(yīng)用技術(shù)，2015年我國銷售激光切割機約3000臺，激光切割機對剪板機、沖床的替代效應(yīng)已越來越明顯，繼目前市場較為普及的激光打標(biāo)應(yīng)用后，預(yù)計高切割速度、高精度、厚板材及大切割幅面為特征的高端大功率激光切割機設(shè)備市場有較大的增長空間。

激光切割加工的影響因素

在激光切割加工中，激光器發(fā)出的激光經(jīng)切割頭的準(zhǔn)直及聚焦透鏡匯聚為一點(焦點)，操作人員需確保加工的激光束在噴嘴的正中心，并調(diào)整噴嘴距板材表面的距離(視板厚而定)，噴嘴處噴出高壓氣體，與激光束配合完成切割作業(yè)。其主要影響因素有以下幾方面：

(1)焦點直徑

直徑小，切口窄，切割厚度小;直徑大，切口寬，切割厚度大。

(2)焦點位置

決定了工件表面光斑大小及切口形狀;最佳的位置取決于材料類型及厚度。

(3)功率

影響切割板材的厚度;影響加工效率及變形量。

(4)切割速度

需要與功率、氣體流量等匹配，過小會導(dǎo)致切不透或毛刺的形成。

(5)噴嘴直徑

小直徑，適合于薄板切割;大直徑，適合厚板切割。

(6)氣體

氣體的純度影響毛刺形成及切割面氧化情況;氣體流量，板材越薄，氣壓要越大。

(7)光束模式

單模在薄板切割中效果佳，多模光斑較大，能量分布均勻，適用于厚板切割。

激光切割效果的衡量標(biāo)準(zhǔn)

面對廣泛的加工材料、靈活的加工形狀，激光切割設(shè)備能較好地勝任復(fù)雜的加工要求，以高速度、高精度、高質(zhì)量滿足汽車、航空航天、醫(yī)療保健、塑料、電氣和電子、紡織品等行業(yè)應(yīng)用需求。對其切割效果的判斷主要可從以下幾方面進(jìn)行衡量：

(1)粗糙度

切割邊緣或多或少存在切割留下的紋路，紋路的深淺決定了切割表面的粗糙度。紋路越淺，說明粗糙度越低，表面越光滑。一般來說，材料厚度越薄，切割表面粗糙度越低;采用氮氣或氬氣切割比氧氣切割表面粗糙度越低。

(2)垂直度

由于切割光束是通過聚焦而來且光束存在發(fā)散的特性，這導(dǎo)致在切割時(尤其是厚板切割時)，材料厚度方向不同深度處的光斑大小不一致，從而造成了切割表面與板材表面不能達(dá)到絕對的90°，或是上表面較寬或是下表面較寬。一般來說，材料厚度越薄，垂直度越好;光束質(zhì)量越好，垂直度越好。此外也與具體加工時光斑焦點與材料厚度方向的相對位置有關(guān)。

(3)毛刺

優(yōu)異的切割，切割邊緣應(yīng)無毛刺，因存在毛刺需要后續(xù)處理。這與具體加工過程的工藝參數(shù)匹配、材料類型以及光束質(zhì)量有關(guān)。

(4)變形量

由于激光切割本質(zhì)是熱切割，板材不可避免存在變形，優(yōu)異的切割應(yīng)盡可能減小由此帶來的不利影響。在薄板切割中需特別注意。一般來說，切割速度越快、割縫越窄、氣體流量越大，變形量越小。