激光切割工艺参数的确定

来源:威尔鼎王    关键词:激光切割, 工艺, 参数,    发布时间:2019-06-14

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激光器切割设备主要由激光器、导光系统、数控运动系统、自动调高切割头、工作平台和吹高压气体等系统组成。激光切割的主要参数有:


 


光束模式

基模,也称高斯模,是切割最理想的模式,主要出现在功率小于1kW的小功率激光器。低阶模,它与基模比较接近,主要出现在1~2kW的中等功率激光器。多模,是高阶模的混合,出现在功率大于3kW的大功率激光器。

在相同功率下多模的聚焦性差,切割能力低,单模激光的切割能力和切割质量优于多模。常用材料的单模激光切割工艺参数见图1;多模激光切割工艺参数简图2。


 

 

激光功率

激光切割所需要的激光功率主要取决于切割材料、材料厚度和切割速度要求。激光功率对切割厚度、切割速度、切口宽度等有很大影响。一般激光功率增大,所能切割材料的厚度也增加,切割速度加快,切口宽度也有所加大。

焦点位置

焦点位置对切口宽度影响较大。一般选择焦点位于材料表面下方约1/3扳厚处切割深度最大,且口宽度最小。

焦矩

切割较厚钢板时,应采用焦矩较长的光束,以获得垂直度良好的切割面。焦点深度大,光斑直径也增大,功率密度随之减小,是切割速度降低。要保持一定的切割速度需要增大激光功率。切割薄板宜采用焦距较小的光束,这样光斑直径小,功率密度大,切割速度快。

辅助气体

切割低碳钢多采用氧气作切割气体,以利用铁-氧燃烧反应热促进切割过程,而且切割速度快,切口质量好,可以获得无挂渣的切口。其压力增大,动能增加,排渣能力增强;切割气压的大小根据材料、板厚、切割速度和切割表面质量因素确定。另外氧气的纯度对切割速度有一定的影响。比如,氧气纯度降低2%,则切割速度就会降低50%。

喷嘴结构

喷嘴的结构形状和出光口尺寸大小,也影响激光切割质量和效率,不同的切割要求选用不同的喷嘴。常用的喷嘴形状有:圆柱形、锥形、所方形等形状。激光切割一般采用同轴(气流与光轴同心)吹气方式,如气流与光轴不同轴,那么在切割时易产生大量的飞溅。为保证切割过程的稳定性,通常要控制喷嘴端面与工件表面的距离,一般为0.5~2.0mm,以便切割顺利进行。常用金属材料激光切割的工艺参数见图3。