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激光切割机的切割质量受哪些因素的影响

作者:奔腾激光(温州)有限公司 浏览: 发表时间:2020-12-24 15:05:23

很多企业都非常关注激光切割机的使用:如何使用激光切割机生产出质量好的工件?总结了影响切割质量的几个因素:切割速度、聚焦位置、辅助气体、激光输出功率和工件特性!让我逐一给大家分析一下:


激光切割机的切割质量受哪些因素的影响


1. 切割速度对切割质量的影响

在一定的激光功率密度和材料条件下,切割速度符合经验公式。只要在通过阈值以上,材料切割速度与激光功率密度成正比,即增大功率密度可以提高切割速度。这里提到的功率密度不仅与激光输出功率有关,而且与光束质量模式有关。此外,光束聚焦系统的特点,即聚焦后光斑的大小,对激光切割也有很大的影响。

特别是对于金属材料,在其他工艺变量不变的情况下,激光切割速度可以有一个相对可调的范围,同时仍能保持相对满意的切割质量。当切割薄金属时,此调整范围比厚件稍宽。有时,缓慢的切割速度也会导致热熔材料烧蚀表面的放电,使切割表面非常粗糙。


2. 调焦位置对切割质量的影响

由于激光功率密度对切割速度有很大的影响,透镜焦距的选择是一个重要的问题。激光束聚焦后,光斑的大小与透镜焦距的长度成正比。光束通过短焦距透镜聚焦后光斑尺寸小,焦点处的功率密度高,非常有利于材料切割。但其缺点是焦深很短,调节余量小,一般更适合高速切割薄材料。由于长焦镜头具有较宽的焦深,只要具有足够的功率密度,就更适合切割较厚的工件。

在确定使用哪个焦距透镜后,焦点与工件表面的相对位置对保证切割质量尤为重要。由于焦点处的高功率密度,在大多数情况下,切割时焦点位置刚好高于或略低于工件表面。在整个切割过程中,确保焦点与工件相对位置恒定是获得稳定切割质量的重要条件。有时由于工作中冷却不当,镜头受热,导致焦距发生变化,需要及时调整焦距位置。聚焦位置越好,切缝越小,效率越高,切割速度越快,切割效果越好。在大多数应用中,光束聚焦被调整到刚好低于喷嘴的位置。喷嘴到工件表面的距离一般在1.5mm左右。



3.辅助气体压力对切割质量的影响

一般情况下切割材料都需要辅助气体,而问题主要涉及到辅助气体的种类和压力。一般情况下,辅助气体与激光束同轴喷射,保护镜头不受污染,吹走切割区底部的渣。对于大多数金属激光切割,使用活性气体(只要是O2)与热金属形成氧化放热反应。这种额外的热量可以提高切割速度1/3 ~ 1/2。激光切割实践表明,辅助气体为氧气时,其纯度对切割质量有显著影响。氧气纯度降低2%,切割速度降低50%,切割质量显著下降。


4. 激光输出功率对切割质量的影响

对于连续波输出激光器,激光功率和模式对切割有重要影响。在实践中,往往设置更高的功率来实现更高的切割速度,或用于切割较厚的材料。但是,光束的图样(光束能量在横截面上的分布)有时更为重要,而且随着输出功率的增加,图样往往会稍微变差。在低于高功率的条件下,往往可以在焦点处获得更高的功率密度和更好的切割质量。在激光的整个有效寿命中,模式是不一致的。光学元件的条件、激光工作气体的细微变化以及流量的波动都会对模态机理产生影响。


综上所述,影响激光切割的因素虽然复杂,但切割速度、聚焦位置、辅助气体压力、激光功率和模式结构是4个重要变量。在切割过程中,如果发现切割质量明显变差,应首先检查上述因素,并及时调整。


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