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激光切割机的工艺原理
【 来源:原创 】 【 发布时间:2017-07-27 】 【 字体:

激光器切割技术正在中国产业出产中得到越来越多的应用,国外正研究开发更高切割速度和更厚钢板的切割技术与装置。为利便制造可采用的结构。


为进一步进步激光切割速度,可根据空气动力学原理,激光割机在进步喷嘴压力的条件下不产生正激波,设计制造一种缩放型喷嘴,即拉伐尔(Laval)喷嘴。因此控制焦点相对于被切材料表面的位置十分重要。可以看出NO2小孔喷嘴在Pn为400Kpa(或4bar)时切割速度只能达到2.75m/min(碳钢板厚为2mm)。应指出的是切割压力Pc仍是工件与喷嘴间隔的函数。 NO4、NO5二种拉伐尔喷嘴在Pn为500Kpa到600Kpa时切割速度可达到3.5m/min和5.5m/min。特别是对于切割精度较高或厚度较大的零件,必需把握和解决以下几项枢纽技术:1、焦点位置控制技术:激光切割的长处之一是光束的能量密度高,一般10W/cm2。


聚焦透镜焦深越小,焦点光斑直径就越小。因为斜激波在气流的边界多次反射,使切割压力呈周期性的变化。因为能量密度与4/πd2成正比,所以焦点光斑直径尽可能的小,以便产生一窄的切缝;同时焦点光斑直径还和透镜的焦深成正比。实际焦点光斑直径在0.1~0.4mm之间。顾虑到切割质量、切割速度等因素,原则上6mm的金属材料,焦点在表面上;6mm的碳钢,焦点在表面之上;6mm的不锈钢,焦点在表面之下。对于高质量的切割,有效焦深还和透镜直径及被切材料有关。曲线上的其他高切割压力区因为距喷嘴出口太远,与聚焦光束难以匹配而无法采用。详细尺寸由实验确定。试验结果所示:激光割机分别表示NO2、NO4、NO5喷嘴在不同的氧气压力下,切口表面粗拙度Rz与切割速度Vc的函数关系。

激光束的参数、机器与数控系统的机能和精度都直接影响激光切割的效率和质量。


第一高切割压力区紧邻喷嘴出口,工件表面至喷嘴出口的间隔约为0.5~1.5mm,激光割机切割压力Pc大而不乱,是产业出产中切割手扳常用的工艺参数。德国汉诺威大学激光中央使用500WCO2激光器,透镜焦距2.5〃,采用小孔喷嘴和拉伐尔喷嘴分别作了试验。

。但切割有飞溅,透镜离工件太近轻易将透镜损坏,因此一般大功率CO2激光切割产业应用中广泛采用5〃~7.5〃〞(127~190mm)的焦距。为了知足产业出产对质量和出产效率越来越高的要求,必需正视解决各种枢纽技术及实行质量尺度,以使这一新技术在中国获得更广泛的应用。例如用5〃的透镜切碳钢,焦深为焦距的+2%范围内,即5mm左右。第二高切割压力区约为喷嘴出口的3~3.5mm,激光割机切割压力Pc也较大,同样可以取得好的效果,并有利于保护透镜,进步其使用寿命。

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