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机光切割机技术知识
发布时间:
2023-03-13
作者:
新天科技
资料来源:
新天科技
激光切割机的应用越来越普及。怎么利用激光技术生产出优质高效的产品，需要激光切割机操作人员学习相关知识，更重要的是要在实践中不断总结经验。我们先来了解几种常用的激光切割技术参数。
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激光切割机的应用越来越普及。怎么利用激光技术生产出优质高效的产品，需要激光切割机操作人员学习相关知识，更重要的是要在实践中不断总结经验。我们先来了解几种常用的激光切割技术参数。
1. 专用设备。
为了减少聚焦前光束尺寸变化引起的聚焦光斑尺寸变化，国内外激光切割系统制造商提供了一些特殊装置供用户选择：
（一）平行光管。这是一种常用的方法，即在CO2激光器的输出端增加一个平行光管进行扩束处理。聚焦前光束尺寸几乎是均匀的。
(2) 切割头上增加了一个独立的活动透镜的下轴，它和控制喷嘴到物料表面的距离（距离）的Z轴是相互独立的两个部分。当工作台移动或光轴移动时，光束的F轴同时从近端向远端移动，因此光束聚焦后的光斑直径在整个加工区域内保持一致。
（3）控制调焦镜（通常为金属反射式调焦系统）的水压。如果聚焦前的光束尺寸变小，焦斑直径变大，则自动控制水压来改变聚焦曲率，使焦斑直径变小。
(4) 在飞行光路切割机上增加了x、y方向的补偿光路系统。也就是说，当切割远端的光路增加时，补偿光路缩短。相反，当在切割的近端的光路减小时，补偿光路增加，以保持光路长度一致。
2. 切割和射孔技术。
任何一种热切割技术，除了少数情况下可以从板的边缘开始，一般都必须在板上打一个小孔。早些时候在激光冲压复合机上，使用冲床冲孔，然后使用激光从小孔中切割。没有打孔装置的激光切割机有两种基本的打孔方法：
（一）爆破射孔：（爆破钻孔），材料被连续的激光照射，在中心形成一个坑，然后熔融材料被与激光束同轴的氧气流迅速清除，形成一个孔。一般来说，孔的大小与板的厚度有关。爆破穿孔的平均直径为板厚的一半。因此，较厚板材上的爆破穿孔直径较大且不圆，因此不适合用在要求较高的零件上（如油筛缝管），只能用在废钢上。另外，由于穿孔时所用的氧气压力与切割时的氧气压力相同，飞溅较大。
（2）脉冲穿孔:（脉冲钻削）采用高峰值功率脉冲激光熔化或蒸发少量材料。空气或氮气常用作辅助气体，以减少因放热氧化引起的孔膨胀。切割过程中的气体压力低于氧气压力。每一个激光脉冲只产生逐渐穿透的小粒子射流，所以需要几秒钟才能穿透一个厚板。一旦穿刺完成，立即将辅助气体切换到氧气进行切割。这样的射孔直径较小，其射孔质量优于爆破射孔。用于此目的的激光器不仅应具有高输出功率。更重要的是光束的时间和空间特性，所以一般的横流CO2激光器不能满足激光切割的要求。
此外，脉冲射孔还需要一个更可靠的气路控制系统，以实现气体种类和气体压力的切换和射孔时间的控制。在脉冲穿孔的情况下，为了获得高质量的切割，应注意从工件静止时的脉冲穿孔到工件恒速连续切割的过渡技术。从理论上讲，加速段的切割条件通常可以改变：如焦距、喷嘴位置、气体压力等，但在实际操作中，由于时间太短，改变上述条件的可能性不大。
3. 喷嘴设计和气流控制技术。
当激光切割钢材时，氧气和聚焦的激光束通过喷嘴射向待切割的材料，从而形成空气射流。对气流的基本要求是进入切口的气流要大，速度要高，以便充分氧化，使切口材料充分进行放热反应。同时，有足够的动量将熔化的材料喷射出来。因此，除了光束的质量及其控制直接影响切割质量外，喷嘴的设计和气流的控制（如喷嘴压力、工件在气流中的位置等）也是非常重要的因素。用于激光切割的喷嘴采用简单的结构，即一个锥形孔，末端有一个小圆孔。设计通常采用试错法。
由于喷嘴一般由紫铜制成，其体积小，是易损部件，需要经常更换，所以没有进行流体力学的计算和分析。使用时，具有一定压力的气体Pn（表压为Pg）从喷嘴侧面喷射，这称为喷嘴压力。从喷嘴出口喷出，经过一定距离后到达工件表面。压力称为切割压力Pc，最后气体膨胀到大气压力。爸研究工作表明，随着Pn的增加，空气流量增加，Pc也不断增加。
它可以用以下公式计算：V=8.2d2（Pg+1）。
V型气体流量L/min
D-喷嘴直径毫米。
PG-喷嘴压力（表压）棒。
对于不同的气体有不同的压力阈值。当喷嘴压力超过此值时，气流为正斜冲击波，气流由亚音速过渡到超音速。这个阈值与Pn和Pa的比例以及气体分子的自由度（n）有关：例如，氧气和空气的n=5，所以阈值Pn=1bar×（1.2）3.5=1.89 bar。当喷嘴压力较高时Pn/Pa=（1+1/n)1+n/2 (Pn.4bar），气流的正斜冲击波变为正激波，切割压Pc减小，气流速度减小，并且工件表面形成涡流，减弱了气流去除熔融物的作用，影响切割速度。因此，使用带有锥形孔和末端有小圆孔的喷嘴，氧气的喷嘴压力往往低于3bar。
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