激光切割机的几个关键技术是光、机、电一体化的综合技术。在激光切割机中,激光束的参数、机床和数控系统的性能和精度直接影响激光切割的效率和质量。切割精度是判断数控激光切割机质量的首要因素。那么,影响激光切割机切割质量的因素是什么呢?
影响激光切割机切割质量的因素包括切割速度、焦点位置、辅助气体、激光输出功率、工件特性等,下面将对此进行详细分析。
1.影响激光切割机切割质量的因素之一:激光输出功率;
激光切割机从连续波输出的激光束中产生能量。激光功率的大小和模式的选择将影响切割质量。在实际操作中,通常会将其调整到更高的功率,以满足切割较厚材料的要求。光束模式(光束能量在横截面上的分布)在这一点上更为重要。在焦点处获得更高的功率密度,并且在小于高功率的条件下获得更好的切割质量。该模式在激光器的整个有效工作寿命内是不一致的。光学条件、激光工作气体混合物的细微变化以及流量波动都会影响模式机制。
2.影响激光切割机切割质量的第二个因素:焦点位置调整;
焦点和工件表面的相对位置对于确保切割质量尤为重要。在大多数情况下,焦点位置仅在工件表面,或者在切割时略低于表面。在整个切削过程中,确保焦点与工件的相对位置恒定是获得稳定切削质量的重要条件。当焦点处于更好的位置时,切口更小,效率更高,并且更好的切割速度可以获得更好的切割效果。在大多数应用中,光束焦点被调整到喷嘴的正下方。喷嘴与工件表面之间的距离通常约为1.5mm。
激光束聚焦后,光斑大小与透镜的焦距成比例。光束被短焦距透镜聚焦后,光斑尺寸小,焦点处的功率密度高,这对材料切割非常有利;缺点是焦深很短,并且调整幅度很小。适用于薄材料的高速切割。长焦镜头具有更宽的焦深和足够的功率密度,更适合切割厚工件。
3.影响激光切割机切割质量的第三个因素:切割速度;
材料的切割速度与激光功率密度成正比,也就是说,功率密度的增加会增加切割速度。切割速度与被切割材料的密度(比重)和厚度成反比。当其他参数不变时,提高切割速度的因素是:增加功率(在一定范围内,如500-2000W);改进波束模式(例如从高阶模式到低阶模式直到TEM00);减小聚焦光斑的尺寸(例如使用短焦距透镜进行聚焦);切割初始蒸发能低的材料(如塑料、有机玻璃等);切割低密度材料(如白松等);切割薄材料。
4.影响激光切割机切割质量的第四个因素:辅助气体压力;
激光切割机切割材料需要使用辅助气体,而气体压力是一个极其重要的因素。辅助气体与激光束同轴喷出,保护透镜免受污染,并吹走切割区域底部的熔渣。对于非金属材料和某些金属材料,使用压缩空气或惰性气体处理熔化和蒸发的材料,同时抑制切割区域的过度燃烧。
对于大多数金属激光切割,使用活性气体(只要是O2)与热金属形成氧化放热反应。这部分额外的热量可以将切割速度提高1/3到1/2。当高速切割薄材料时,需要更高的气体压力来防止熔渣粘附在切割的背面(将熔渣热粘在工件上也会损坏切割边缘)。当材料厚度增加或切割速度较慢时,应适当降低气压。为了防止塑料切割边缘结霜