鐵板激光切割加工是一種成熟(shú)的生產方法,全(quán)世(shì)界有(yǒu)數千種切割係統在(zài)運行。在過去10年中,固態光纖耦合激光切割已成為首選激(jī)光切割,取代了許多舊係統中使(shǐ)用的CO2激光切(qiē)割。在這兩種情況下,機器以類似的方(fāng)式操作,使用切割頭通過具有同軸高壓輔助氣(qì)體的錐形噴嘴,將激光束聚焦到鐵板上。
到目前為止,這種激光源已(yǐ)經使用了固定(dìng)的光束(shù)質量,並且已經在(zài)寬範圍的(de)輸(shū)出功(gōng)率上表征了切割性能,確定了產生合(hé)適焦(jiāo)斑尺寸的範圍。對於特定焦斑尺寸的選擇可以使用通用方法來進行(háng),其中一個透鏡組合用於處理所有金屬類型和厚度。對於低成本,簡單的機器,這可以很好地工作,並且對於一係列鐵板,可(kě)以很好地定義給定激光功率的切割性(xìng)能。然而,由於處理的金屬不(bú)同,這種方法總(zǒng)是涉及妥協。熔融切割通常(cháng)使用氮氣輔助氣體,用於(yú)切(qiē)割不鏽鋼板,並且需要較小的焦點(diǎn)和低發散度(dù)。
另一方麵,使用氧(yǎng)氣輔助(zhù)氣體的反應性氣體切割用於低碳鋼(gāng)板切割,並且需要具有(yǒu)高(gāo)發(fā)散度的大焦斑。可以選擇使(shǐ)用功能更強的切割頭,帶有電動變焦準直(zhí)器和可變光束擴(kuò)展器,可以改變焦斑尺寸。然而,隻要激(jī)光束質量固定,就不能提供光斑尺寸和發散度(dù)的(de)正確組合,因為(wéi)與較大的焦斑相比(bǐ),小(xiǎo)焦斑總是具有更高的發(fā)散度,為了改善熔合和反應切割(gē)的切割過程,激光束質(zhì)量需要是可(kě)變的。
當使用氧氣輔助氣體切割低碳鋼時,在可(kě)用的梁質量範圍內,切割速度沒有很大差異,但是質(zhì)量有顯著變化。當使用較低的光束質量時,切割邊緣質量得到改善,工藝窗口增加,特別是對於厚樣品(pǐn),此光束質量的切割顯示平均粗糙度小(xiǎo)於30微(wēi)米,較高光束質量的切割顯(xiǎn)示出更粗糙,不穩定的切割邊緣(yuán)。與使用更高的光束質量相比,使用較低光束質量進(jìn)行的切割(gē)要冷得多。例如當使用激光切割20mm低碳鋼板時,樣品使用高光束質量達到190攝氏度,但相同的切割(gē)輪廓僅使用較低的光束質(zhì)量(liàng),達(dá)到110攝氏度,其他參數(shù)保持不變。產生冷(lěng)卻(què)器切割的機製,很可能也會產生較低的(de)切邊粗糙度。除了改善邊緣質量外,還可以使用(yòng)厚實的低碳鋼板,切割更精(jīng)細(xì)。
穿孔涉及(jí)在開始切割之前在鐵板上鑽孔,該切割必須是在光滑(huá)的表麵上,特別是用於氧氣(qì)切割。穿孔厚的低碳鋼板可能需要很長時間,因(yīn)為激光脈衝以提高穿孔質量是常見的,但如果使用更高的(de)光束質量,則穿孔時(shí)間會顯著縮短。使用激光切割可以穿透高光束質量,以獲(huò)得更(gèng)快,更高質量的孔,然後切(qiē)換到更低的光束質量(liàng)進行切割。此過程(chéng)還受益於激光切割的快速光(guāng)束質量(liàng)切換速度,以防止切割過程中的暫(zàn)停。
與具有固定光束質量(liàng)的
激光切割相比,使用可變光(guāng)束質(zhì)量激光切割進行鈑金加工,具有明顯的優點。對於相同的激光功率,可變光束質(zhì)量激光切(qiē)割,可以勝過固定光束質(zhì)量係統。當設置為高光束質量(liàng)時,使用不鏽鋼(gāng)板的熔合切割速度明顯更高(gāo)。當設置為較低(dī)的光束質量時(shí),使用厚低碳鋼板的切割速度相同,但是由於工件溫度較低,因此切割邊緣質量得到改善,且可以進行更精細的(de)切割。
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