激光切割工藝58

1、激光工藝培訓(xùn) .一 、激光切割機引見1、定義： (1)主要用于將板材切割成所需外形工件的激光加工機床。 (2)利用激光束的熱能實現(xiàn)切割的設(shè)備， 就是將激光束照射到工件外表時釋放的能量來使工件融化并蒸發(fā)，以到達切割和雕刻的目的，具有精度高，切割快速，不局限于切割圖案限制，自動排版節(jié)省資料，切口平滑，加工本錢低等特點，將逐漸改良或取代于傳統(tǒng)的切割工藝設(shè)備。.2、激光切割機的主要組成：1激光器按任務(wù)物質(zhì)的種類可分為固體激光器、氣體激光器、液體激光器和半導(dǎo)體激光器四大類。由于He-Ne(氦氖)氣體激光器所產(chǎn)生的激光不僅容易控制，而且方向性、單色性及相關(guān)性都比較好，因此在機械制造的精細丈量中被廣泛采用。

2、而在激光加工中那么要求輸出功率與能量大，目前多采用二氧化碳氣體激光器及紅寶石、釹玻璃、YAG(摻釹釔鋁石榴石)等固體激光器。 .2主機按切割柜與任務(wù)臺相對挪動的方式，可分為以下三種類型：1在切割過程中，光束由割炬射出與任務(wù)臺都挪動，普通光束沿Y向移，任務(wù)臺在X向移。2在切割過程中，只需光束割炬挪動，任務(wù)臺不挪動。3在切割過程中，只需任務(wù)臺挪動，而光束割炬那么固定不動。 .3冷卻系統(tǒng)4供氣系統(tǒng) 氣源：瓶裝氣、緊縮空氣空氣緊縮機、冷干機 過濾安裝 管路 5電源 三相電壓穩(wěn)定度5% 電源不平衡度2.5%.6控制系統(tǒng)導(dǎo)光聚焦系統(tǒng)根據(jù)被加工工件的性能要求，光束經(jīng)放大、整形、聚焦后作用于加工部位，這種從激

3、光器輸出窗口到被加工工件之間的安裝稱為導(dǎo)光聚焦系統(tǒng)。激光加工系統(tǒng)激光加工系統(tǒng)主要包括床身、可以在三維坐標范圍內(nèi)挪動的任務(wù)臺及機電控制系統(tǒng)等。隨著電子技術(shù)的開展，許多激光加工系統(tǒng)已采用計算機來控制任務(wù)臺的挪動，實現(xiàn)激光加工的延續(xù)任務(wù)。 .3、加工原理： 將數(shù)字信息送入公用的或通用的計算機,計算機對輸入的信息進展處置和運算,發(fā)出各種指令來控制機床的伺服系統(tǒng)或其它執(zhí)行元件,使機床自動加工出所需求的工件或產(chǎn)品.By Jin 3015數(shù)控切割機的主要技術(shù)參數(shù)：1切割區(qū)域：3048 mm x 1524 mm2Z 軸行程：70 mm3機器精度，根據(jù)VDL/DGQ 3441: 0.1mm/m4反復(fù)精度： 0.

4、05mm5X、Y 軸最大定位速度：100 m/min6 X、Y 軸最大聯(lián)動定位速度：141m/min7最大軸向加速度：8m/S2.8最大切割速度：50m/min9機器自重:約12,000kg10顏色規(guī)范：NCS S 0585-Y80R； NCS S 7020-R60B11任務(wù)臺最大承重：750kg 3000X1500X20mm12交換切割臺交換時間：約35秒機床精度VDL/DGQ3441丈量長度1m。切割精度與板材厚度和質(zhì)量有關(guān)。.二、激光切割方法.2.1 激光熔化切割 在激光熔化切割中，工件被部分熔化后借助氣流把熔化的資料放射出去。由于資料的轉(zhuǎn)移只發(fā)生在其液態(tài)情況下，所以該過程被稱作激光熔化

5、切割。激光光束配上高純惰性切割氣體促使熔化的資料分開割縫，而氣體本身不參于切割。最大切割速度隨著激光功率的添加而添加，隨著板材厚度的添加和資料熔化溫度的添加而幾乎反比例地減小。在激光功率一定的情況下，限制因數(shù)就是割縫處的氣壓和資料的熱傳導(dǎo)率。激光熔化切割對于鐵制資料和鈦金屬可以得到無氧化切口。產(chǎn)生熔化但不到氣化的激光功率密度，對于鋼資料來說，在104W/cm2105 W/cm2之間。.2.2 激光火焰切割激光火焰切割與激光熔化切割的不同之處在于運用氧氣作為切割氣體。借助于氧氣和加熱后的金屬之間的相互作用，產(chǎn)生化學(xué)反響使資料進一步加熱。由于此效應(yīng)，對于一樣厚度的構(gòu)造鋼，采用該方法可得到的切割速率

6、比熔化切割要高。另一方面，該方法和熔化切割相比能夠切口質(zhì)量更差。實踐上它會生成更寬的割縫、明顯的粗糙度、添加的熱影響區(qū)和更差的邊緣質(zhì)量。激光火焰切割在加工精細模型和尖角時是不好的有燒掉尖角的危險。可以運用脈沖方式的激光來限制熱影響。所用的激光功率決議切割速度。在激光功率一定的情況下，限制因數(shù)就是氧氣的供應(yīng)和資料的熱傳導(dǎo)率。.2.3 激光氣化切割在激光氣化切割過程中，資料在割縫處發(fā)生氣化，此情況下需求非常高的激光功率。為了防止資料蒸氣冷凝到割縫壁上，資料的厚度一定不要大大超越激光光束的直徑。該加工因此只適宜于運用在必需防止有熔化資料排除的情況下。該加工實踐上只用于鐵基合金很小的運用領(lǐng)域。在板材厚

7、度一定的情況下，最大切割速度反比于資料的氣化溫度。所需激光功率密度要大于108W/cm2，并且取決于資料、切割深度和光束焦點位置。在板材厚度一定的情況下，假設(shè)有足夠的激光功率，最大切割速度遭到氣體射流速度的限制。.激光切割表示圖.激光切割的特點(1) 幾乎對一切的金屬和非金屬資料都可以進展激光加工。(2) 激光能聚焦成極小的光斑，可進展微細和精細加工，如微細窄縫和微型孔的加工。(3) 可用反射鏡將激光束送往遠離激光器的隔離室或其它地點進展加工。(4) 加工時不需用刀具，屬于非接觸加工，無機械加工變形。(5) 無需加工工具和特殊環(huán)境，便于自動控制延續(xù)加工，加工效率高，加工變形和熱變形小。.激光切

8、割技術(shù) 激光切割的幾項關(guān)鍵技術(shù)是光、機、電一體化的綜合技術(shù)。激光束的參數(shù)、機器與數(shù)控系統(tǒng)的性能和精度直接影響切割的效率和質(zhì)量。 焦點位置控制技術(shù)：激光切割的優(yōu)點之一是光束的能量密度高，普通10W/cm2 ,普通大功率CO2 激光切割工業(yè)運用中廣泛采用127-190mm的焦距。實踐焦點光斑直徑在0.1-0.4mm之間。激光穿孔技術(shù) :任何一種熱切割技術(shù)，除少數(shù)情況可以從板邊緣開場外，普通都需在板上穿一小孔。激光切割機有2種穿孔的根本方法：爆破穿孔法和脈沖穿孔法。. 噴嘴設(shè)計及氣流控制技術(shù)：目前激光切割用噴嘴采用簡單的構(gòu)造，即一錐形孔帶端部小圓孔，通常用實驗和誤差的方法進展設(shè)計。.激光切割的工藝分

9、析激光切割是熔化與汽化相結(jié)合的過程，影響其切割質(zhì)量的要素很多，除了機床、加工資料等硬件要素之外，其他軟件要素也對其加工質(zhì)量有很大的影響。根據(jù)實踐切割中出現(xiàn)的問題，結(jié)合激光切割本身的特點，研討這些軟件要素對加工質(zhì)量的影響正是計算機輔助工藝設(shè)計的根本內(nèi)容，詳細包括以下幾點： 打孔點的選擇，根據(jù)實踐情況確定打孔點位置； 輔助切割途徑的設(shè)置 激光束半徑補償和空行程處置； 經(jīng)過板材優(yōu)化排樣來節(jié)省資料盡能夠提高板材利用率； 結(jié)合零件套排問題的途徑選??； 思索熱變形等加工要素影響后的途徑。.三、加工過程 “加工過程指激光光束、加工氣體和工件之間的相互作用。 .3.1切割過程該過程發(fā)生的區(qū)域是切割之前。作用在

10、該切割之前的激光必需加熱工件到把資料熔化和氣化所需的溫度。切割平面由一個幾乎垂直的平面組成，該平面被吸收的激光輻射加熱并熔化。在激光火焰切割中，該熔化區(qū)被進入割縫的氧氣流進一步加熱，到達接近沸點的溫度。產(chǎn)生的氣化把資料移走。同時，借助于加工氣體，液化資料從工件下部排出。在激光熔化切割中，液化資料隨氣體排出，該氣體也維護割縫以防氧化。延續(xù)的熔化區(qū)沿著切割方向逐漸滑移。因此得到一條延續(xù)割縫。激光切割過程的許多重要活動發(fā)生在該區(qū)域。對這些活動的分析可以得到激光切割的重要信息。這樣，就可以計算切割速度并解釋牽引線特性的構(gòu)成。.3.2資料特性在工件上進展切割活動的結(jié)果能夠是整潔的切口，或者相反，邊緣粗糙

11、或過燒。影響切割質(zhì)量最重要的因數(shù)是：合金成份 合金成份在一定程度上影響著資料的強度、比重、可焊接性、抗氧化才干和酸性。鐵合金資料中的一些重要元素有：碳、鉻、鎳、鎂和鋅。碳含量越高，資料越難切臨界值以為是含碳0.8。以下型號碳鋼用激光切割效果是很好的：Q235，StW 22低硅低碳鋁鎮(zhèn)靜鋼，資料的微觀構(gòu)造 普通來說，組成資料的顆粒越細，切割邊緣的質(zhì)量越好。 .外表質(zhì)量、外表粗糙度假設(shè)外表有生銹區(qū)域或氧化層，那么切割的輪廓將不規(guī)那么并出現(xiàn)許多破損點。假設(shè)要切割波紋板，就選擇最大厚度切割參數(shù)。 外表處置 最常用的外表處置有鍍鋅、聚焦鍍鋅、涂漆、陽極電鍍或覆蓋分層塑料膠片。 用鋅處置過的板材易于在邊緣

12、出現(xiàn)掛渣。 對于涂漆的板材，切割質(zhì)量依賴于所涂產(chǎn)品成份的組成。 如何進展涂漆資料的加工： 第一趟選擇一組功率小雕刻的用于對處置外表作預(yù)燒打標的參數(shù)。 第二趟選擇一組用于資料切割的參數(shù)。有分層資料涂層的板材非常適宜激光切割。為了使電容式探測無缺點任務(wù)，讓分層涂層得到最優(yōu)粘合，防止產(chǎn)生浮泡，分層邊必需總是在切割工件的上部。.光束反射光束在工件外表如何反射取決于根本資料、外表粗糙度和處置。一些鋁合金、銅、黃銅和不銹鋼板材具有高反射率的特點。切割這些資料時，要特別留意調(diào)理好焦點位置。熱傳導(dǎo)率焊接時，低熱傳導(dǎo)率的資料，和高熱傳導(dǎo)率的資料相比，需求更小的功率。比如，對于鉻鎳合金鋼，所需的功率要小于構(gòu)造鋼的

13、，對加工產(chǎn)生的熱的吸收也更少。另一方面，比如銅、鋁和黃銅這些資料散失掉一大部分經(jīng)過吸收激光產(chǎn)生的熱。由于熱從光束目的點處傳導(dǎo)開了，所以熱影響區(qū)的資料更難熔化了。.熱影響區(qū) 激光火焰切割和激光熔化切割會導(dǎo)致切割資料邊緣區(qū)域發(fā)生資料變異。 當(dāng)加工低碳鋼或無氧鋼時，熱影響區(qū)的淬火減少了。 對于高碳鋼60#，會出現(xiàn)邊緣區(qū)域變硬的景象。 對于硬軋鋁合金，熱影響區(qū)甚至?xí)绕渌糠致晕④浺恍?。熔點熱熔解氣化溫度.3.3不同資料的可加工性構(gòu)造鋼該資料用氧氣切割時會得到較好的結(jié)果。運用CW方式激光。當(dāng)加工非常小的曲線控制系統(tǒng)改動進給速率時，它經(jīng)過調(diào)理使激光功率和軸進給速率相順應(yīng)。當(dāng)用氧氣作為加工氣體時，切割邊緣

14、會細微氧化。對于厚度達4mm的板材，可以用氮氣作為加工氣體進展高壓切割。這種情況下，切割邊緣不會被氧化。復(fù)雜輪廓和小孔直徑小于資料厚度應(yīng)該用脈沖方式切割。這樣可以防止切掉尖角。. 碳含量越高，切割邊緣越易淬火，拐角越易過燒。合金含量高的板材比低的更難切割。氧化或噴砂處置過的外表會得到更差的切割質(zhì)量。板材外表的余熱對切割結(jié)果有負面影響。厚度在10mm以上的板材，對激光器運用特殊極板并且在加工中給工件外表涂油可以得到較好的效果。油膜減少熔渣粘到外表并極大地協(xié)助切割。油膜不影響切割活動的效果。為了消除張力，只切割經(jīng)二次處置過的鋼板。沸騰條件下熔化鋼鐵中的不純成份實踐上對切割結(jié)果有很大影響。為了切割外

15、表干凈的構(gòu)造鋼，須遵照以下提示：Si0.04：首選，激光加工很好Si 0.25：不適宜激光切割，能夠會得到更差的或不一致的結(jié)果。留意：對于到達St52的鋼鐵，按照DIN規(guī)范的允許量為Si0.55。該目的對于激光加工來說太不準確了。. 不銹鋼切割不銹鋼需求：運用氧氣，在邊緣氧化不要緊的情況下。運用氮氣以得到無氧化無毛刺的邊緣，就不需求再作處置了。用能夠得到的高激光功率，同時采用高壓氮氣，比用氧氣能夠會得到相當(dāng)?shù)幕蚋叩那懈钏俣?。為了用氮氣?mm以上的不銹鋼，并且無毛刺，調(diào)理焦點位置是必要的。重新設(shè)焦點位置并降低速度，就能夠得到干凈的切口，當(dāng)然無法防止小毛刺。在板材外表涂層油膜會得到更好的穿孔效

16、果，而不降低加工質(zhì)量。對于不銹鋼，請選擇：氧氣切割：對于5mm以上的厚板材，降低進給速度，激光采用脈沖方式。對于穿孔和切割采用同樣的噴嘴高度。.鋁 鋁及其合金更適宜用延續(xù)方式切割。雖然有高反射率和熱傳導(dǎo)性，厚度6mm以下的鋁材可以切割，這取決于合金類型和激光器才干。鋁可以用氧切割或高壓氮切割：當(dāng)用氧切割時，切割外表粗糙而鞏固。只產(chǎn)生一點火焰，但卻難以消除。用氮氣時，切割外表平滑。當(dāng)加工3mm以下的板材時，經(jīng)過最優(yōu)調(diào)整后可以得到現(xiàn)實上無毛刺的切口。對于更厚的板材，會產(chǎn)生難以去除的毛刺。純鋁由于其高純非常難切割。合金含量越高，資料越易切割。建議：只需在系統(tǒng)上安裝有“反射吸收安裝的時候才干切割鋁材。

17、否那么反射會毀壞光學(xué)組件。.3.4 激光脈沖方式.1、延續(xù)切割也稱為CWContinuous Wave切割法。延續(xù)切割法是使振蕩輸出延續(xù)地發(fā)生從而進展切割的方法。在切割低碳鋼時，是切割速度最高的方法。 2、脈沖切割法是使振蕩輸出延續(xù)地發(fā)生從而進展切割的方法。脈沖切割法，經(jīng)過將投入資料的熱量降到最低限，可以進展切割質(zhì)量以及尺寸精度良好的加工。進展脈沖切割時，要設(shè)定脈沖頻率和脈沖占空比。所謂脈沖頻率，是指在1秒鐘內(nèi)使激光光束ON、OFF幾次，用Hz赫茲表示。所謂脈沖占空比，是指每1脈沖1回輸出的ON和OFF的激光光束震蕩時間的比率，用%百分比表示。.3、簡單點說，延續(xù)切割是優(yōu)勢在于速度。但切割質(zhì)量

18、不太好。由于對被切割資料延續(xù)的熱量輸入變成過度的熱量輸入，影響切割質(zhì)量、尺寸精度 而脈沖切割切割質(zhì)量好。但速度上要比延續(xù)切割慢。打個比如，用4000的發(fā)生器，CW切割12mm的低碳鋼速度1800mm/min,但脈沖只需1000mm/min.越是薄的板這個差距越大。普通假設(shè)鋼板的厚度超越16mm,CW切割就不太適用了 選擇切割方式的操作，普通是做程序時會選擇，也可以在機器上面改動機器的參數(shù)來選擇。 .3.5 氣體參數(shù)氣體參數(shù)包括：氣體類型氣壓噴嘴直徑和幾何構(gòu)造氣壓和噴嘴幾何構(gòu)造決議了邊緣粗糙度和毛刺的生成。加工氣體耗費取決于噴嘴直徑和氣壓。關(guān)于加工氣體的更多信息在“維修保養(yǎng)手冊氣體控制章節(jié)里。切

19、割氣壓在5bar以下為低壓，達20bar為高壓。常用的切割噴嘴為錐體狀的圓形口。堅持噴嘴和工件外表之間的間距盡能夠的小是必要的。間隔越小，有效沖擊割縫壁的氣體質(zhì)量就越高。經(jīng)常運用0.5到1.5之間的間距。 .四、激光加工 4.1 穿孔穿孔的參數(shù)值不同于切割的參數(shù)值。延續(xù)方式穿孔優(yōu)點：快速穿孔。缺陷：產(chǎn)生穿孔坑。脈沖方式穿孔優(yōu)點：小的穿孔洞。缺陷：耗時留意：板材厚度mm大約對應(yīng)于穿孔時間s。 假設(shè)板材切掉的部分和剩余部分都要，就直接在輪廓上運用脈沖穿孔功能。.4.2碳鋼的起切和終了切 穿孔通常用CW方式。該類型穿孔更快，但它產(chǎn)生一個比用脈沖穿孔更大的孔。由于此緣由，起切穿孔的位置通常選在輪廓外邊

20、。穿孔和實踐輪廓之間的切割長度稱作起切部分。 激光光束焦點在起切部分末端和輪廓之間的能夠變化，經(jīng)過工件上切口邊緣的不平，是可以區(qū)分出來的。用戶必需盡能夠地把起切部分設(shè)在幾何單元一側(cè)的理想伸展線上。 在小外表內(nèi)輪廓情況下，讓穿孔過程中產(chǎn)生的熱在開場切割之前分發(fā)掉非常重要。防止把穿孔設(shè)在狹窄的區(qū)域，而設(shè)成相對輪廓成大角度。這有利于熱分發(fā)。.起切長度取決于板材厚度和孔的直徑.4.3拐角的加工有半徑的鈍角的加工.在能夠的地方，防止無半徑的拐角。有半徑拐角與無半徑的相比有以下優(yōu)點：軸挪動的動態(tài)性能更好熱影響區(qū)減少毛刺的產(chǎn)生更少最優(yōu)倒圓半徑：R最優(yōu)板材厚度mm除以10，但不小于1mm當(dāng)內(nèi)板材上要求無半徑拐

21、角時，最大半徑：R邊緣切口寬度的一半有了這種光束，依然可以產(chǎn)生無半徑的拐角，而如今，軸動態(tài)地挪動： .在薄板上高速切割時，建議運用孔眼技術(shù)。這種處理方法有以下優(yōu)點：軸以固定的方向變化經(jīng)過尖角。工件本身以恒速切割。減少了拐角處的熱影響。.五、工藝實驗 5.1脈沖方式切割對某些模型運用脈沖方式激光切割。1到6mm厚的板材切割速率大約比CW方式低601到6mm厚的板材更適宜脈沖切割另一方面，8到12mm的板材用脈沖方式更難加工不要用脈沖方式切割內(nèi)部工件.5.2 無氧化切割不銹鋼 對于孔和其它剪切塊，引薦把從起切到加工輪廓的過渡塊設(shè)為適當(dāng)?shù)膱A弧。.5.3無氧化切割木材和鋁孔的起切起切的長度取決于板材厚

22、度和孔的直徑。.5.4評價切口 .六、 本卷須知為了到達最正確加工質(zhì)量，請遵守以下指示： 精細調(diào)整機床 按照維護方案進展維護 遵照上述要求加工 工件外表無鐵銹或氧化皮酸洗過的或平滑的 參數(shù)與資料和板材規(guī)格匹配 預(yù)設(shè)相互關(guān)聯(lián)的參數(shù).當(dāng)留意到加工質(zhì)量降低時，檢查以下因數(shù)： 參數(shù) 加工頭 光束途徑 激光器 參數(shù)不要修正機床購買時設(shè)置的規(guī)范參數(shù)。為優(yōu)化過的參數(shù)創(chuàng)建一個新的目錄。假設(shè)加工質(zhì)量惡化了，就檢查看存在機器上的規(guī)范參數(shù)相對優(yōu)化的參數(shù)能否曾經(jīng)有了本質(zhì)性的改動。. 資料外表質(zhì)量會嚴重影響激光切割質(zhì)量，原資料必需做好防銹、防臟防護。在有銹蝕、外表油漆、臟、外表不平整等情況下， 資料需進展處置后，才可以

23、激光切割機上切割。 操作員遵守以下原那么，可以獲得最正確的切割質(zhì)量：根據(jù)資料厚度、材質(zhì)運用規(guī)范的切割參數(shù)，當(dāng)切割質(zhì)量下降時，參照規(guī)范切割參數(shù)進展調(diào)整。調(diào)整的主要參數(shù)有激光功率、氣體壓力、焦點位置、切割速度。操作員不要改寫隨機的規(guī)范參數(shù)文件，但應(yīng)建立本人的參數(shù)文件和參數(shù)文件目錄，不斷總結(jié)閱歷。 通常用延續(xù)方式穿孔，速度快，但是比脈沖穿孔大。假設(shè)切割工件和剩余料都要利用時，可在圖形輪廓上脈沖穿孔。激光任務(wù)方式有延續(xù)方式、脈沖方式、調(diào)制方式。延續(xù)方式運用于正常切割；脈沖方式運用于加工小于資料厚度的小孔及穿孔；調(diào)制方式運用于切割小尖角，防止尖角部位不會過燒。.下小料時切割前穿孔后的散熱非常重要，防止讓切入線和工件狹小部位相連，要和圖形有足夠的夾角，會利于散熱。 激光切割機最大切割板材的尺寸為3000*1500。 激光切割機最大切割才干為碳鋼20mm；不銹鋼12mm；鋁合金8mm。 切割最小孔的直徑為一倍板厚。 切割6mm以上的厚板，外表應(yīng)涂油或噴油切割。油膜可防止穿孔時資料飛濺，利于切割。 激光氣體和切割氣體的等級應(yīng)滿足以下規(guī)范才干正常切割：. 各種氣體的輸出壓力應(yīng)保證在以下范圍內(nèi);激光氣體均大于等于5bar,;切割氣體中,氧氣的輸出壓力應(yīng)小于等于15bar,氮氣的輸出壓力應(yīng)小于等于30bar。 改換