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山东激光切割加工

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山东激光切割

影响山东激光切割加工质量的因素有哪些

文章作者:瑞泉 发布时间:2020-03-10 15:22:38 浏览次数:0
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关于山东激光切割加工相信大家都已经比较熟悉了,运用的范围也是比较广的,在进行切割的过程中怎样保证切割质量是大家比较关心的问题,影响加工质量的因素也是有很多,需要在加工时有所注意,针对影响加工质量的因素大家了解多少呢?瑞泉公司针对这个问题做出了详细的解答。

1、加工速度对加工质量的影响

对于给定的激光功率密度和材料,切削速度符合经验公式。只要切割速度高于通过阈值,材料的切割速度与激光功率密度成正比,也就是说,增加功率密度可以提高切割速度。这里所指的功率密度不仅与激光输出功率有关,还与光束质量模式有关。另外,光束聚焦系统的特性,即聚焦后光斑的大小对激光切割也有很大的影响。

切割速度与被切割材料的密度(比重)和厚度成反比。

当其它参数不变时,提高切削速度的因素有:增加功率(在一定范围内,如500-2

000W);改善光束模式(如从高阶模式到低阶模式再到TEM00);减小焦点大小(如用短焦距透镜聚焦);切割初始蒸发能量低的材料(如塑料、有机玻璃等);切割密度较低的材料(如白松等);切割薄材料。

特别是对于金属材料,当其他工艺参数不变时,激光切割速度可以有一个相对可调的范围,并且仍然保持相对满意的切割质量,在切割薄金属时,激光切割速度似乎比厚零件稍宽。有时,切割速度太慢,会导致热熔材料的烧蚀表面,使截面非常粗糙。

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2、 焦点位置调整对山东激光切割加工质量的影响

由于激光功率密度对切割速度有很大影响,透镜焦距的选择是一个重要问题。光斑大小与激光束聚焦后透镜的焦距成正比。激光束经短焦距透镜聚焦后光斑尺寸很小,焦点处的功率密度很高,这对材料切割非常有利。但其缺点是焦深很短,调整幅度小,一般适用于薄材料的高速切割。由于长焦距镜头具有较宽的焦距,只要有足够的功率密度,就更适合切割厚工件。

在确定使用哪种焦距镜头后,焦距与工件表面的相对位置对保证切割质量尤为重要。由于焦点处的功率密度比较高,在大多数情况下,切割时焦点位置仅在工件表面或略低于表面。在整个切削过程中,保证焦点和工件的相对位置不变是获得稳定切削质量的重要条件。有时由于冷却不好,镜头会被加热,导致焦距的变化,所以需要及时调整焦距位置。

焦点在较佳位置时,切割缝比较小,效率比较高,较佳切割速度可获得较佳切割效果。

在大多数应用中,光束焦点被调整到喷嘴的正下方。喷嘴与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

一般来说,物料切割需要辅助气体。问题主要涉及辅助气体的种类和压力。一般情况下,辅助气体的喷射方向与激光束的喷射方向相同,以保护透镜不受污染,并吹走切割区底部的熔渣。对于非金属材料和某些金属材料,用压缩空气或惰性气体清除熔化和蒸发的材料,同时抑制切割区域的过度燃烧。

对于大多数金属激光切割,活性气体(只要是氧气)与铁水形成氧化放热反应,可使切割速度提高1/3-1/2。

在保证辅助气体的前提下,气体压力是一个非常重要的因素。高速切割薄料时,需要高气压,以防止切口背面粘渣(粘在工件上的热渣也会损坏切割边缘)。当材料厚度增加或切割速度减慢时,应适当降低气压。为了防止塑料刃口结霜,需要用较低的气压切割。

激光切割实践表明,当辅助气体为O2时,其纯度对切割质量有显著影响。氧气纯度降低百分之二,切割速度降低百分之五十,切口质量明显下降。

4、 激光输出功率对切割质量的影响

对于连续激光输出,激光功率和模式将对切割产生重要影响。在实践中,较大功率通常设定为获得更高的切割速度,或切割厚料。然而,光束模式(光束能量在横截面中的分布)有时更为重要,并且当输出功率增加时,模式往往稍差。通常发现,在小于较大功率的情况下,焦点处可以获得较高的功率密度和较佳的切割质量。在激光器的整个有效工作寿命内,各模式不一致。光学元件的状态、气体混合物的细微变化以及流动的起伏都会影响模式的形成机制。

5、 工件特性对切削质量的影响

以下因素对激光切割的质量甚至是否可以切割的影响比较大:

1、材料表面反射率

对于CO2激光发射的10.6mm远红外光束,非金属材料有很好的吸收,即吸收率高,而表面金属材料对10.6mm光束的吸收较差,特别是对高反射率的金、银、铜和铝金属。一般来说,用CO2激光切割这种材料是不合适的,尤其是连续波切割。对于铝和铜金属,通常需要3KW以上的初始功率才能获得穿透效应所需的初始孔洞。

铁钢材料、镍、钛等对10.6mm的CO2束有一定的吸收率,特别是当材料表面被加热到一定温度或氧化膜时,其吸收率将大大提高,从而获得较好的切割效果。

对于不透明材料,吸收率=(1-反射率),这与材料的表面状态、温度和波长有关。

材料对光束的吸收率在加热初期起着重要作用,但一旦工件上形成小孔,小孔的黑体效应使材料对光束的吸收率接近100%。

2、材料表面状态

材料的表面状态直接影响光束的吸收,特别是表面粗糙度和表面氧化层会引起表面吸收率的明显变化。在激光切割实践中,有时可以利用材料表面状态对光束吸收率的影响来提高材料的切割性能。

6、 其它因素对切削质量的影响

1、割炬和喷嘴的影响

割炬的设计和制造对切割质量,特别是喷嘴的质量有着重要的影响。

如果喷嘴选择或维护不当,很容易造成污染或损坏,或者由于喷嘴口的圆度不好,或者由于铁水飞溅造成局部堵塞,喷嘴内会形成涡流,导致切割性能明显较差。有时,喷嘴口和聚焦光束有不同的轴线,形成光束来切割喷嘴边缘,这也会影响切割质量,增加切割宽度,使切割尺寸错位。

对于喷嘴,要特别注意两个问题。

(1) 喷嘴直径的影响。喷嘴尺寸对切割速度有一定的影响,喷嘴尺寸对出口压力分布也有影响。随着喷嘴直径的增大,由于射流对切割区母材的强烈冷却作用,热影响区会变窄,但也会导致切割缝过宽,喷嘴尺寸会造成准直困难。喷嘴口有被光束割伤的危险。而且,窄的切缝会阻碍高速下渣的顺利进行。

(2) 喷嘴与工件表面距离的影响。喷嘴与工件之间的距离直接影响喷嘴气流与工件狭缝的耦合。喷嘴口离工件表面太近,会对镜头产生很强的回流压力,削弱飞溅切割材料产生点的分散能力,对切割质量产生负面影响,但距离太远会造成不必要的动能损失,这也不利于有效的切割。一般来说,喷嘴与工件之间的距离需要控制在1-2毫米以内。现代激光切割系统的割炬配有感应式或电容式传感器反馈装置,可在预设高度范围内自动调节两者之间的距离。

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2、外部光学系统的影响

激光发射的原始光束通过外部光学系统(包括反射和透射)传输,可以准确地照射到高功率密度的工件表面。

应定期检查和调整外部光路系统的光学元件,以确保当割炬在工件上方运行时,光束正确地传输到透镜中间,并聚焦成一个小的光点,以高质量地切割工件。任何光学元件的位置一旦发生变化或受到污染,都会影响切割质量,甚至无法进行切割。

如果外透镜被气流中的杂质污染,切割区飞溅的颗粒粘结,或者透镜冷却不够,会使透镜过热,影响光束能量传输。它会引起光路的准直漂移,导致严重的后果。如果镜头过热,就会出现焦距失真,甚至危及镜头本身。

光学元件一旦受到污染,甚至被切割产品的细小颗粒粘住,其清洗是一个非常重要且常被忽视的问题。以下是一些清洁点:

(1) 镜头清洗:将镜头擦拭纸弯成几折,用几滴分析纯丙酮浸泡;用浸泡过的镜头纸轻轻擦拭镜头表面,注意不要用手指按压镜头;重复几次,直到镜头表面干净为止,镜面无污垢和残留痕迹,用干燥空气吹干,必要时将沾有几滴丙酮的镜片纸卷成棒状,轻轻擦洗镜片表面,去除重污。

需要注意的是,丙酮容易从空气中吸收水分和水分,污染丙酮本身,因此需要关闭丙酮瓶,清洗后的剩余丙酮溶液不能倒回新的丙酮瓶中。

(2) 清洁镜面:将镜片从镜框上取下,将镜片纸放在镜面上,镜面朝上,在镜片纸上滴几滴丙酮,轻轻拉动镜片纸,使镜面抬起,重复上述步骤,直至镜面清洁,无污垢和污渍;

然后将透镜安装到视镜座中。

如果使用钼镜作为镜子,由于不能涂上涂料,抛光后可以直接使用,因此可以用水(肥皂水或含洗涤剂的水)清洗镜子。但其他表面有涂层的镜片不能用水清洗,因为许多涂层溶解在水中,镜片会受损。

以上就是关于影响山东激光切割加工质量的因素有哪些的知识详解,在进行加工时要注意一下这一些影响因素,通过阅读文章加工速度, 焦点位置调整,辅助气体压力等是几大影响激光切割质量的主要因素,除此之外,工件夹紧装置对保证切割质量也至关重要,选择一个合格的加工厂家也是非常重要的,希望这篇文章能够对大家有所帮助。

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