鐳射加工

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1.切割穿孔技術

! B6 s0 M. q$ _$ \" Q    任何一種熱切割技術,除少數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——材料經連續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,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——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。每個脈沖激光只產生小的微粒噴射,逐步深入,因此厚板穿孔時間需要幾秒鐘。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,其穿孔質量優于爆破穿孔。為此所使用的激光器不但應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CO2激光器不能適應激光切割的要求。此外脈沖穿孔還須要有較可靠的氣路控制系統,以實現氣體種類、氣體壓力的切換及穿孔時間的控制。
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; D. ^5 Z6 V8 O- v    在采用脈沖穿孔的情況下,為了獲得高質量的切口,從工件靜止時的脈沖穿孔到工件等速連續切割的過渡技術應加以重視。從理論上講通常可改變加速段的切割條件,如焦距、噴嘴位置、氣體壓力等,但實際上由于時間太短改變以上條件的可能性不大。在工業生產中主要采用改變激光平均功率的辦法比較現實,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。實際結果表明,第3種效果最好。

. R( l# V+ D0 ^5 H5 D( E. `* D2.切割加工小孔（直徑小與板厚）變形情況的分析

    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域過于集中，將非加工區域也燒焦，造成孔的變形，影響加工質量。這時我們應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，在小孔加工時應采取脈沖穿孔的方式才能取得較好的表面光潔度。

! g: F8 ^0 U) o3. 激光切割低碳鋼時，工件出現毛刺的解決方法

    根據CO2激光切割的工作和設計原理，分析得出以下幾點原因是造成加工件產生毛刺的主要原因：激光焦點的上下位置不正確，需要做焦點位置測試，根據焦點的偏移量進行調整；激光的輸出功率不夠，需要檢查激光發生器的工作是否正常，如果正常，則觀察激光控制按鈕的輸出數值是否正確，加以調整；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，根據焦點的偏移量進行調整；機床運行時間過長出現的不穩定性，此時需要關機重新啟動。
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4. 激光切割加工不銹鋼和敷鋁鋅板時，工件有毛刺產生的分析
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    以上情況的出現，首先考慮切割低碳鋼時出現毛刺的因素，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，導軌運動不穩定等。

5. 激光未完全切割透狀態的分析
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/ r4 [5 h, M5 n1 r    分析后可以發現下面的幾種情況是產生加工不穩定的主要情況：激光頭噴嘴的選擇與加工板厚不匹配；激光切割線速度過快，需要操作控制減小線速度；噴嘴感應不準導至激光焦點位置誤差過大,需重新檢測噴嘴感應數據,特別是在切割鋁材時最容易出現.

; ]  \& I; B9 w- G/ f: Z6. 切割低碳鋼時出現非正常火花的解決方法

    這種情況會影響零件的切割斷面光潔度加工質量。此時在其他參數都正常的情況下，應考慮以下情況：激光頭噴嘴NOZZEL的損耗，應及時更換噴嘴。在無新噴嘴更換的情況下，應加大切割工作氣體壓力；噴嘴與激光頭連接處螺紋松動。此時應立即暫停切割，檢查激光頭連接狀態，重新上好螺紋。
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風云2012

我暫不懂哦！準備向機械行業進軍！

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風云2012 發表于 2012-3-20 18:12
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1.激光熔融切割
在激光熔融切割中,工件的局部被加熱,材料熔化,液態的材料被氣體吹走,形成切縫.,由于材料的遷移,僅在液態下進行,稱之為熔融切割.與激光束同軸,供給高純度的不活潑輔助氣體,輔助氣體僅將熔融金屬吹出切縫,不與金屬反應
( S$ y3 [+ ^/ {/ j' B0 ~: r7 W+ k---激光熔融切割的速度比激光氣化切割的速度快.這是因為氣化切割相對熔化切割,需要更多的能量.激光束僅在切割區被材料吸收.
1 j7 d9 A1 F9 n---最大的切割速度隨激光功率的增加而加快,而隨材料厚度和熔點的增加幾乎呈線性降低..限制速度增加的因素是,在激光功率的一定情況下,切縫處的氣體壓力和材料的導熱率.
) c- Z4 C8 b1 o- Z4 r9 u. {3 x---對于鋼鐵材料和鈦合金材料,熔融切割可以得到無氧化的切縫.
---對于鋼鐵,僅產生熔化,沒有氣體的功率密度范是:104-105w/cm2
% ?0 n( e& X/ _" u' s8 r2.激光氧化切割
$ C: o- I1 u* W與激光熔融切割不同,激光氧化切割使用活潑的氧氣作為輔助氣體.由于氣與已經熾熱了的金屬發生化學反應,切割結構鋼時,切割度要比熔融切割的快.另一方面,與熔融切割相比,其切縫的質量較差.事實上, 氧化切割的切縫寬,粗 糙度高,熱影響區大切縫邊緣的質量差.
---在加工精細的工件和尖銳的角時,火焰切割可能是危險(如,角可能被燒損).使用脈沖切割模式可以限制熱的效應.
---激光功率決定切割速度.激光功率確定后,限制因素就是氧氣量和導熱率.
' O0 ?: V1 y1 V5 c3 n2 J: J9 t3.激光氣化切割
6 i* W3 c% |7 ?1 R在激光氣體切割中,切縫處的材料被氣化,這需要很高的激光能量密度.為了防止材料蒸汽在切縫的壁上凝結,材料的厚度不適宜超出激光束的直徑.因此,這種加工方法僅適用于避免噴出液態材料的情況,實際上,它不適用于多數鋼鐵材料先前的論述不適用于下列材料:木材和特殊的陶瓷材料.由于這類材料在激光照射下,氣化,但不會再冷凝.因此氣化切割不可以切割厚度大于光束直徑的工件.
6 |5 [; M$ K# `---在激光氣化切割中,最佳的光束焦點位置與材料的厚度和光束質量相關.
9 Z+ h, H; J! Q1 ^, W0 e# e---激光功率和蒸發熱對焦點位置有一定的影響.
---對于特定厚度的材料,最大切割厚度與材料的氣化溫度成反比.
& G7 H, _0 h4 W6 a" |$ \& z; w- b---氣化切割要求功率密度必須大于108w/cm2,它與材料特性,厚度和焦點位置相關.
---對于一定厚度的材料,假設激光功率足夠高,最大的切割速度受氣體噴射的速度限制.厚板材質分類:CRS/SUS/SPHC/SK/AL/CU
" z& Q$ U1 q7 |; r* c1.厚板一般采用O2加工(AL與CU除外);
- i; B* q% M0 J, d6 x- Y2.SUS/SK一般也不用O2加工,因為其斷面發黑,極不美觀;
3.CRS/SPHC如厚度T<3.0,在3.0KW機臺用N2加工即可,在1.8KW機臺用O2較好;
, z- u8 t  X- Y6 ~/ {4.AL/CU因其反射很強,對鏡片不利,所以禁用O2.
  K0 C: M+ v, o3 T# L5.對于產品上的像素:孔徑小于板厚的孔,結構復雜的輪廓,采用脈沖穿孔,脈沖加工方式.
5 t. Y7 R; {5 C% b) P& `采用低功率﹑慢速率可減輕熱變形
1 Z1 {5 I1 i: d$ F+ C1 g4 o- K(1)分段切割技術的運用(A)將一個產品分為若干段﹐各段之間依板厚不同留相應寬度的微連接﹐并且跳躍割﹐不會使產品自動脫離板材﹐這樣產品就不會變形過大﹔
: i3 b4 @; X; H" A( A& Z' C! p(B)可同時排版若干片﹐同時加工各片產品的部分像素﹐這樣使產品有足夠的冷卻間﹐從而也起到減緩熱變形的作用。
8 O9 q4 s7 ]; v. G- r( b( f(2)預穿孔技術的運用
孔較密集時﹐容易造成熱量集中﹐所以采用預穿孔方案﹐即將各像素起割點預先穿孔﹐因穿孔時板材吸熱過久﹐當開始切割時﹐第一個穿孔點已經冷卻﹐依次切割﹐則可改善熱變形。
(3)尖角繞走法
若直接依輪廓路徑加工﹐尖角處受熱過久會燒壞﹐所以可在此處當加工一半時不依輪廓走﹐而是沿原方向繼續切割﹐然后在遠處繞走一圈回到原輪廓加工另一半。