一、切削速度對切割質(zhì)量對于給定的激光功率密度和材料,切削速度符合經(jīng)驗式,只要效果與上述通閾值,切割速度和激光功率正比于材料的密度的,即以增加的功率密度可提高切割速度。這里我們所指的功率密度不但與激光輸出信號功率有關(guān),而且與光束質(zhì)量管理模式發(fā)展有關(guān)。 此外,光束聚焦系統(tǒng)的特點,即聚焦后的光斑大小對激光切割也有很大的影響。切割速度和被切割的材料的密度(比重),和與厚度成反比。
當其他相關(guān)參數(shù)可以保持一個不變,提高自己切割處理速度的因素是:提高工作功率(在一定時間范圍內(nèi),如500~2 000W);改善這種光束進行模式(如從學生高階模到低階模直至TEM00);減小企業(yè)聚焦光斑尺寸(如采用短焦距透鏡聚焦);切割低起始蒸發(fā)能的材料(如塑料、有機結(jié)合玻璃等);切割以及低密度建筑材料(如白松木等);切割薄型材料。尤其是金屬材料,在其他過程變量的情況下保持恒定時,激光可以具有切割速度的調(diào)整范圍,同時仍保持相對滿意的切割質(zhì)量,這是比切割薄的金屬構(gòu)件的寬度時的調(diào)整范圍出現(xiàn)略厚。有時,切割處理速度偏慢也會導致企業(yè)排出熱融材料燒蝕口表面,使切面很粗糙。
二、由于激光功率密度對切削速度有很大的影響,焦距調(diào)整對切削質(zhì)量的影響是非常重要的。聚焦激光束光斑尺寸正比于透鏡較場程后,短焦距透鏡由聚焦光點尺寸的光束是非常小的,在焦點處的高功率密度,這是有利的,以切割材料;但其缺點是聚焦的一個很短的深度,調(diào)整平衡小,一般更適合薄的材料的高速切削。由于長焦長透鏡有較寬焦深,只要我們具有自己足夠功率電子密度,比較研究適合切割厚工件。在確定使用后透鏡的什么焦距,工件的焦面的相對位置是很重要的,以保證切割質(zhì)量。由于社會焦點處功率密度達到*高,大多數(shù)情況下,切割時焦點位置剛處在一個工件材料表面,或稍微在表面具有以下。 在整個切削過程中,獲得穩(wěn)定的切削質(zhì)量是保證焦點和工件相對位置恒定的重要條件。有時,由于不良的冷卻熱的透鏡工作,以使在焦距,這需要時間來調(diào)整焦點位置變化。 當焦點企業(yè)處于一個*工作位置時,割縫*小、效率達到*高,*切割速度可獲得*切割結(jié)果。在大多數(shù)應用中,在剛剛光束焦點調(diào)整到下噴嘴。噴嘴與工件進行表面之間間距設計一般為1.5mm左右。
三、輔助氣體壓力對切割質(zhì)量的影響一般,物料切割都需要使用輔助氣體,問題主要涉及輔助氣體的類型和壓力。典型地,用激光束放電,污染同軸輔助氣體和保護透鏡從吹出的切割區(qū)的熔渣的底部。對非金屬復合材料和部分進行金屬結(jié)構(gòu)材料,使用數(shù)據(jù)壓縮空氣或惰性氣體,清除融化和蒸發(fā)材料,同時通過抑制切割區(qū)過度燃燒。的惰性氣體的大部分激光切割被使用(只要O 2),形成具有熱金屬的氧化放熱反應,附加的熱量可以增加的1/3?1/2的切割速度的這一部分。 在確保企業(yè)輔助氣體前提下,氣體壓力影響大小是個極為具有重要的因素。 高速切削薄料時,需要較高的氣體壓力,以防止爐渣粘在切削的背面(熱渣對工件也會損壞切削刃)。當增加的材料厚度或更慢的切削速度要適當降低氣體的壓力,以防止結(jié)霜修邊,也低壓氣體切以及塑料。
激光進行切割實踐研究表明,當輔助氣體為O2時,它的純度對切割產(chǎn)品質(zhì)量有明顯重要影響。2%純度O2減少將減少50%的切割速度和導致切口的質(zhì)量顯著惡化。
四、激光輸出信號功率對切割工作質(zhì)量的影響
對連續(xù)波輸出的激光器發(fā)展來說,激光功率大小和模式好壞都會對切割過程中發(fā)生具有重要因素影響。 在實踐中,通常設置*大功率以獲得更高的切割速度或切割更厚的材料。但光束圖案(在橫截面束能量分布)是有時甚至更重要,并且,提高輸出功率模式時,經(jīng)常會稍微降低。??砂l(fā)現(xiàn),在小于*大功率發(fā)展狀況下焦點處卻獲得國家*高功率密度,并獲得一個*切割技術(shù)質(zhì)量。在激光操作的整個工作壽命,該模式是不相符的。光學元件的狀況、激光工作進行混合氣體細微的變化和流量波動,都會產(chǎn)生影響教學模式研究機構(gòu)。
綜上所述,雖然影響激光切割的因素比較復雜,但切割速度,聚焦位置,輔助氣體壓力以及激光功率和模式結(jié)構(gòu)是*重要的四個變量。在切割過程中,如果發(fā)現(xiàn)切割質(zhì)量的顯著惡化,首先要檢查上述原因并及時進行調(diào)整。
五、工件特性對切割質(zhì)量的影響
對激光切割質(zhì)量甚至能否切割影響*大的有如下因素:
1.材料進行表面結(jié)構(gòu)反射率 對CO2激光器發(fā)射出的10.6mm遠紅外光束質(zhì)量來說,非金屬復合材料對它吸收能力較好,即具有高的吸收率,面金屬納米材料則對10.6mm光束可以吸收效果較差,特別是一些具有高反射率的金、銀、銅和鋁金屬等,對這類建筑材料發(fā)展一般都是不適宜用CO2激光束,特別是對于連續(xù)波光束來切割。鋁,銅,待通常形成初始功率足夠需要超過3kW的,以獲得初始孔滲透所需的效果。 黑色金屬進行鋼鐵類材料及鎳、鈦等對10.6mm的CO2光束有一定吸收率,特別是當材料以及表面通過加熱到一定環(huán)境溫度或氧化膜以后,其吸收率還會出現(xiàn)大幅度不斷提高,從而可以獲得發(fā)展較好的切割技術(shù)效果。 對于不透明材料,吸收率=(1-反射)與材料的表面狀態(tài)、溫度和波長有關(guān)。加熱材料在光束吸收率的大小的初始階段中起重要作用,但一旦工作內(nèi)部孔隙形成,孔的光吸收接近100%的材料的黑體效果。
2.材料進行表面工作狀態(tài) 材料的表面狀態(tài)可以直接通過影響對光束的吸收,尤其是表面粗糙度和表面氧化層會造成企業(yè)表面吸收率的明顯發(fā)展變化。在實踐中,激光切割,切削加工性能有時可以由材料的材料表面狀態(tài)影響提高了光束的吸收率。
六、其他因素對切割質(zhì)量的影響
1.割炬和噴嘴的影響割炬的
設計和制造對獲得一個良好切割質(zhì)量問題產(chǎn)生著重要因素影響,特別是噴嘴。 如果噴嘴選擇不當或維護不當,容易造成污染或損壞,或由于噴嘴口圓度差或鐵水飛濺造成局部堵塞,會在噴嘴內(nèi)形成渦流,導致切割性能明顯惡化。有時,噴嘴開口同軸光束焦點,波束形成邊切割噴嘴,也會影響邊緣質(zhì)量,增加切割未對準的切口寬度和大小。 對噴嘴來說,要特別需要注意兩個主要問題。
(1)噴嘴直徑的影響。噴嘴口大小對切割處理速度有一定的影響,噴嘴口大小也影響以及出口處進行壓力主要分布。 噴嘴直徑增大,因為射流對切割區(qū)母材的強烈冷卻作用使熱影響區(qū)變窄,但也導致切割縫過寬,噴嘴尺寸會造成準直困難。 噴嘴口有被光束切割的危險。 此外,切割縫太窄,會阻礙爐渣在高切割速度下的順利排放。
(2)噴嘴與工件間隔表面的影響。噴嘴與工件間距可以直接通過影響研究噴嘴氣流與工件切縫的耦合。太靠近工件的噴嘴開口表面,透鏡會產(chǎn)生強烈的返回壓力,能力下降裂解產(chǎn)物的分散粒子的濺射,產(chǎn)生不利影響切割質(zhì)量,但太遠會導致動能的不必要的損失,對于有效切割也將受到影響。一般,噴口與工件間距控制在1~2mm為宜,現(xiàn)代中國激光進行切割管理系統(tǒng)的割炬都配有電感或電容式傳感器信息反饋控制裝置,以自動通過調(diào)節(jié)以及兩者距離在預先設定的高度發(fā)展范圍內(nèi)。