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中厚板激光切割机切割有什么难点?

中厚板激光切割机切割有什么难点?
中厚板激光切割机切割有什么难点?
中厚板激光切割机切割有什么难点?
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编辑时间 : 2020-08-19

  中厚板激光切割机切割有什么难点?


  如今,激光切割机制造技术的快速发展及数控技术水平的不断提升,光纤激光加工设备在金属板材切割的市场应用正在迅速应用。


  激光切割机设备的发展和技术更新越来越快,许多用户在厚板切割时遇到很多问题。根据市场反馈信息,板材的厚度、切割质量和切割设备的售价细分了钣金加工制作的市场应用群体,特别是该领域的中小企业用户迫切需要切割金属板材厚度范围,切割质量好的大功率光纤激光切割机成套加工设备。那么激光切割机在切割厚板时有哪些难点?


  切缝过于窄小,造成热损失增大。切割速度的降低使得切割区域的热损失增加。热损失的主要形式是热传导,厚度越大,热传导损失越大,切割速度也越低。


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  切口底部材料去除变得不一致,虽然激光穿透了厚板,大量的熔渣粘结在底部。挂渣的形成是因切口底部的平均切割温度低造成的,温度低又是因为能量损失大的缘故,这种情况下的切口质量通常不高。


  光纤激光光斑直径较小,焦距深度有限。光纤激光切割机金属中厚板材时,尽管能够维持切深内有较高的激光功率密度,但由于光束直径较小,切缝较细,故不利于切割排渣。这就对光纤激光的模式和光斑束散准直整形及范围提出了更高的要求,也为光纤激光切割金属中厚板材的工艺质量带来了较大的难度。


  辅助气体质量和气压的作用和影响。以氧气为例;光纤激光切割碳钢中厚板材时氧气起了非常重要的作用。激光入射到工件表面形成小孔,当激光束沿着切割方向移动时,小孔及切缝周围有氧化融化物。氧气的纯度和压力对激光切割有很大的影响,含杂质多的,气压不合适的氧气就不能提供足够的能量到切口底部形成高流动性的融化物,因而降低了切割质量和切割速度。


  通过测量不同切缝位置的辅助气体的质量和压力,发现切缝越窄,辅助气体的作用就越差,切割质量就越难维持,因此保证合适的切缝宽度、辅助气体质量及气压控制,对切割质量的效果是很重的。几何形状的差异使得拐点切割质量下降。激光切割厚板时,熔化前沿的倾角变得突出了,这将导致材料对激光吸收系数的降低,进而通过增加切割功率、降低切割速度保证切割质量。


  激光切割机以其高光点转化率、高切割精度、柔性加工能力、良好的切割质量和适应性能,将会在切割领域得到更加广泛的应用。


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   关于中厚板激光切割问题的探讨


  作为一门发展极快的高新技术产业,激光产业已经渗透到各行各业中,它是支撑当前制造业转型升级的关键要素之一。随着计算机控制技术和光学技术的不断进步,切得好、切得快的激光加工已经越来越为广大用户所接受。但在中厚板激光切割过程中,偶尔也会出现一些问题影响加工质量。本文通过对常见问题进行分析,并提出了相应的改善方案,抛砖引玉,以期对各位客户朋友有所帮助。


  一、中厚板激光切割常见问题


  1、碳钢厚板穿孔问题

  在厚板加工中穿孔时间占很大比重,各激光厂商纷纷开发了快速穿孔的技术,具有代表性的是高能穿孔(炸孔),这种方法的明显优点是速度快(1秒,以t16mm为例—以下相同),但缺陷是不仅影响对小形状的加工,穿孔时注入的巨大能量使板材温度升高进而影响接下来的整体切割过程。而用小功率脉冲进行穿孔的话,时间就很长(12秒),会导致切割效率的下降和单位成本的提高。


  2、切割面品质问题

  展示出了加工中厚板时经常会遇见的切割断面,这样的切割不仅成品质量受到质疑,还会伴随着过烧和严重的粘渣出现,难以体现出激光切割机区别于其他切割手段的价值。


  3、整板加工稳定性问题

  在对钢材的整板加工中,经常会出现局部区域加工不良的现象。这种现象有时很随机,即使在加工设备状态良好的情况下也会出现。为了处理局部故障品而大大地影响了整个工作进度。


  二、针对上述问题的解决方案


  1、高峰穿孔(HPP)方案

  顾名思义就是利用占空比小的高峰值脉冲激光,辅以喷射在材料表面上的不燃油以清除开孔边缘附着物,控制脉冲的合理频率边冷却边穿孔。其特点是相对炸孔虽然时间稍长(3秒),但穿出的孔径小(约φ4mm),且开孔边缘无附着物以及入热较低,便于接下来的正常切割加工,相比普通穿孔效率则提高了4倍。


  2、切割断面改善方案

  对于碳钢来说改善切割断面的重要因素是控制对板材的入热,并保证激光照射部分的充分燃烧。另外由于厚板其在穿孔和切割时的最佳焦点位置有所不同,若激光切割机焦点位置固定,那么会导致穿孔品质和切割品质都下降。

  激光自主开发的数控系统具有自动调整焦点功能,通过自动调整焦点装置来设定最佳的焦点位置,保证了穿孔品质和切割品质的稳定。

  同一块国产板材上用传统条件和条件进行切割的效果比较。


  3、保证加工稳定性的方案

  当前为了提高加工设备的运行速度,激光切割机多采用俗称飞行光路的结构,即材料托盘不动而加工头在整个可加工区域内运动的形式。而为了补偿加工头与光源相对位置的变化,各厂商也尽可能保证光斑在加工范围内的一致性,使用曲率可变折射镜是普遍选择的方式。这种方法虽然结构简单却会改变焦深,使在对焦深极为敏感的中厚板切割时会显得力不从心(既要保持光斑不变又要保持焦深不变)。

  激光采用的等长光路方式(在可加工范围内光源与加工头之间光传播路径等长)可避免焦深变化,从而使光斑和焦深都保持一致。另外对入热的重视使板材积累的热量得到控制,较好地解决了稳定性问题。


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