激光切割加工质量影响因素

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激光切割加工质量的优劣是指切割尺寸精度高低和切割表面质量的好坏,切割表面质量一般以以下4个指标衡量:切口宽度及切口表面粗糙度;热影响区的宽度;切口断面的波纹;切口断面或下表面有无挂渣。影响激光切割表面质量的主要因素如下:

激光切割加工质量影响因素

1、切割用激光,激光应有高的光束质量。激光切割是基于热效应的加工,为得到高的功率密度和精细切口,聚焦光斑直径要小,同时,为保证沿不同方向切割时的质量的一致性,激光束应有良好的绕光轴旋转对称性和圆偏振性以及高的发射方向稳定性,以保证聚焦光斑位置稳定不变。现代激光器还应具备连续和高重复输出快速切换功能,以保证复杂轮廓的高质量切割。

2、聚焦透镜与板材厚度,透镜焦距根据被切材料厚度选取,兼顾聚焦光斑直径和焦深,材料厚,焦距宜大,反之,则焦距宜小。聚焦光斑位置应靠近工件表面,一般使焦点落在板材上表面偏下约1/3板厚处。

3、气流与喷嘴,激光切割机中气流具有吹除熔融材料、保护聚焦透镜甚至提供部分切割能量的作用。气体压力、流量是影响切割质量的重要因素,压力过低,吹不走切口处的熔融材料;过高,易在工件表面形成涡流,反而削弱了气流去除熔融材料的作用。实践证明,不同结构的喷嘴对切割也会产生不同的影响。

4、激光切割外协加工切割速度,切割速度取决于激光的功率密度和被切材料的热物理性质及其厚度等。对于一定切割条件下,有一合理的切割速度范围,切割速度过高,切口清渣不尽,甚至切不透,切割速度太低,则材料过烧,切口宽度和热影响区大。

5、切割轨迹,对于复杂轮廓或具有拐点的零件的切割,由于加速度的变化,容易使拐点处过热熔化而形成塌角,因而合理的切割轨迹是避免这一现象的有效办法之一。

激光切割加工质量影响因素

那么如何提高激光切割机的精度?我们首先来了解影响激光切割加工精度的几个重要因素,所谓对症下药才能大获全胜。

激光束通过聚焦后的光斑的大小:激光束聚集后的光斑越小,激光切割加工精度越高,特别是切缝较小,最小的光斑可达0.01mm。

工作台的走位精度决定着激光切割加工的重复精度,工作台精度越高,切割的精度越高。

工件厚度越大,精度越低,切缝越大。由于激光光束为锥形,切缝也是锥形,厚度0.3MM的材料比2MM的切缝小的多。

工件材质对激光切割精度有一定影响。同样情况下,不同材质的切割精度也稍有不同,即使是同一材质,如果材料的成分不同,切割的精度也会有差异。

激光切割加工质量影响因素

那么,激光切割加工时怎么才能做到高精度呢?

一是焦点位置控制技术。聚焦透镜焦深越小,焦点光斑直径就越小,因此控制焦点相对于被切材料表面的位置十分重要。

二是切割穿孔技术。任何一种热切割技术,除少数情况可以从板边缘开始外,一般都必须在板上穿一小孔。早先在激光冲压复合机上是用冲头先冲出一孔,然后再用激光从小孔处开始进行切割。

三是嘴设计及气流控制技术。激光切割钢材时,氧气和聚焦的激光束是通过喷嘴射到被切材料处,从而形成一个气流束。对气流的基本要求是进入切口的气流量要大,速度要高,以便足够的氧化使切口材料充分进行放热反应;同时又有足够的动量将熔融材料喷射吹出。

激光切割无毛刺,皱折、精度高,优于等离子切割。对许多机电制造行业来说,由于微机程序的现代化激光切割系统能方便切割不同形状与尺寸的工件(工件图纸也可修改),它往往比冲切、模压工艺更被优先选用;尽管它加工速度慢于模冲,但它没有模具消耗,无需修理模具,还节约更换模具时间,从而节省加工费用,降低产品成本,所以从总体上讲在经济上更为合算。这也正是其受到欢迎的原因。

 

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