激光切割關鍵技術一

    激光切割關鍵技術一

    CO2激光切割的幾項關鍵技術是光、機、電一體化的綜合技術。

    激光束的參數、機ji器qi與yu數shu控kong係xi統tong的de性xing能neng和he精jing度du都dou直zhi接jie影ying響xiang激ji光guang切qie割ge的de效xiao率lv和he質zhi量liang。特te別bie是shi關guan於yu切qie割ge精jing度du較jiao高gao或huo厚hou度du較jiao大da的de零ling件jian，必bi需xu控kong製zhi和he處chu理li以yi下xia幾ji項xiang關guan鍵jian技ji術shu：

    焦點位置控製技術

    焦點位置控製技術：激光切割的優點之一是光束的能量密度高，普通10W/cm2。由於能量密度與4/πd2成正比，所以焦點光斑直徑盡可能的小，以便產生一窄的切縫
；同tong時shi焦jiao點dian光guang斑ban直zhi徑jing還hai和he透tou鏡jing的de焦jiao深shen成cheng正zheng比bi。聚ju焦jiao透tou鏡jing焦jiao深shen越yue小xiao
，焦jiao點dian光guang斑ban直zhi徑jing就jiu越yue小xiao。但dan切qie割ge有you飛fei濺jian，透tou鏡jing離li工gong件jian太tai近jin容rong易yi將jiang透tou鏡jing損sun壞huai，因yin而er普pu通tong大da功gong率lvCO2激光切割工業應用中普遍采用5〃~7.5〃〞（127~190mm）的焦距。實踐焦點光斑直徑在0.1~0.4mm之間。關於高質量的切割，有效焦深還和透鏡直徑及被切資料有關。例如用5〃的透鏡切碳鋼
，焦深為焦距的+2%範圍內,即5mm左右。因而控製焦點相關於被切資料外表的位置非常重要。顧忌到切割質量
、切割速度等要素，準繩上6mm的碳鋼
，焦點在外表之上；6mm的不鏽鋼，焦點在外表之下。詳細尺寸由實驗肯定。

    在工業消費中肯定焦點位置的煩瑣辦法有三種：⑴打印法：使切割頭從上往下運動，在塑料板上停止激光束打印，打印直徑最小處為焦點。⑵斜板法：用和垂直軸成一角度斜放的塑料板使其程度拉動，尋覓激光束的最小處為焦點。⑶藍色火花法：去(qu)掉(diao)噴(pen)嘴(zui)，吹(chui)空(kong)氣(qi)，將(jiang)脈(mai)衝(chong)激(ji)光(guang)打(da)在(zai)不(bu)鏽(xiu)鋼(gang)板(ban)上(shang)
，使(shi)切(qie)割(ge)頭(tou)從(cong)上(shang)往(wang)下(xia)運(yun)動(dong)，直(zhi)至(zhi)藍(lan)色(se)火(huo)花(hua)最(zui)大(da)處(chu)為(wei)焦(jiao)點(dian)。關(guan)於(yu)飛(fei)行(xing)光(guang)路(lu)的(de)切(qie)割(ge)機(ji)，由(you)於(yu)光(guang)束(shu)發(fa)散(san)角(jiao)，切(qie)割(ge)近(jin)端(duan)和(he)遠(yuan)端(duan)光(guang)陰(yin)程(cheng)長(chang)短(duan)不(bu)同(tong)，聚(ju)焦(jiao)前(qian)的(de)光(guang)束(shu)尺(chi)寸(cun)有(you)一(yi)定(ding)差(cha)異(yi)。入(ru)射(she)光(guang)束(shu)的(de)直(zhi)徑(jing)越(yue)大(da)
，焦(jiao)點(dian)光(guang)斑(ban)的(de)直(zhi)徑(jing)越(yue)小(xiao)。為(wei)了(le)減(jian)少(shao)因(yin)聚(ju)焦(jiao)前(qian)光(guang)束(shu)尺(chi)寸(cun)變(bian)化(hua)帶(dai)來(lai)的(de)焦(jiao)點(dian)光(guang)斑(ban)尺(chi)寸(cun)的(de)變(bian)化(hua)，國(guo)內(nei)外(wai)激(ji)光(guang)切(qie)割(ge)係(xi)統(tong)的(de)製(zhi)造(zao)商(shang)提(ti)供(gong)了(le)一(yi)些(xie)專(zhuan)用(yong)的(de)安(an)裝(zhuang)供(gong)用(yong)戶(hu)選(xuan)用(yong)：

    ⑴平行光管。這是一種常用的辦法，即在CO2激(ji)光(guang)器(qi)的(de)輸(shu)出(chu)端(duan)加(jia)一(yi)平(ping)行(xing)光(guang)管(guan)停(ting)止(zhi)擴(kuo)束(shu)處(chu)置(zhi)
，擴(kuo)束(shu)後(hou)的(de)光(guang)束(shu)直(zhi)徑(jing)變(bian)大(da)
，發(fa)散(san)角(jiao)變(bian)小(xiao)，使(shi)在(zai)切(qie)割(ge)工(gong)作(zuo)範(fan)圍(wei)內(nei)近(jin)端(duan)和(he)遠(yuan)端(duan)聚(ju)焦(jiao)前(qian)光(guang)束(shu)尺(chi)寸(cun)接(jie)近(jin)分(fen)歧(qi)。

    ⑵在切割頭上增加一獨立的挪動透鏡的下軸
，它與控製噴嘴到資料外表間隔（standoff）的Z軸是兩個互相獨立的局部。當機床工作台挪動或光軸挪動時，光束從近端到遠端F軸也同時挪動，使光束聚焦後光斑直徑在整個加工區域內堅持分歧。

    ⑶控製聚焦鏡（普通為金屬反射聚焦係統）的水壓。若聚焦前光束尺寸變小而使焦點光斑直徑變大時，自動控製水壓改動聚焦曲率使焦點光斑直徑變小。

    ⑷飛行光路切割機上增加x、y方向的補償光路係統。即當切割遠端光程增加時使補償光路縮短；反之當切割近端光程減小時
，使補償光路增加
，以堅持光程長度分歧。

    切割穿孔技術

    任ren何he一yi種zhong熱re切qie割ge技ji術shu，除chu少shao數shu狀zhuang況kuang能neng夠gou從cong板ban邊bian緣yuan開kai端duan外wai，普pu通tong都dou必bi需xu在zai板ban上shang穿chuan一yi小xiao孔kong。早zao先xian在zai激ji光guang衝chong壓ya複fu合he機ji上shang是shi用yong衝chong頭tou先xian衝chong出chu一yi孔kong，然ran後hou再zai用yong激ji光guang從cong小xiao孔kong處chu開kai端duan停ting止zhi切qie割ge。關guan於yu沒mei有you衝chong壓ya安an裝zhuang的de激ji光guang切qie割ge機ji有you兩liang種zhong穿chuan孔kong的de基ji該gai辦ban法fa：

    ⑴爆破穿孔：（Blastdrilling）
，資zi料liao經jing連lian續xu激ji光guang的de映ying照zhao後hou在zai中zhong心xin構gou成cheng一yi凹ao坑keng，然ran後hou由you與yu激ji光guang束shu同tong軸zhou的de氧yang流liu很hen快kuai將jiang熔rong融rong資zi料liao去qu除chu構gou成cheng一yi孔kong。普pu通tong孔kong的de大da小xiao與yu板ban厚hou有you關guan，爆bao破po穿chuan孔kong均jun勻yun直zhi徑jing為wei板ban厚hou的de一yi半ban，因yin而er對dui較jiao厚hou的de板ban爆bao破po穿chuan孔kong孔kong徑jing較jiao大da,且不圓，不宜在請求較高的零件上運用（如石油篩縫管），隻能用於廢料上。此外由於穿孔所用的氧氣壓力與切割時相同
，飛濺較大。

    ⑵脈衝穿孔：（Pulsedrilling）采cai用yong頂ding峰feng值zhi功gong率lv的de脈mai衝chong激ji光guang使shi少shao量liang資zi料liao凝ning結jie或huo汽qi化hua
，常chang用yong空kong氣qi或huo氮dan氣qi作zuo為wei輔fu助zhu氣qi體ti，以yi減jian少shao因yin放fang熱re氧yang化hua使shi孔kong擴kuo展zhan
，氣qi體ti壓ya力li較jiao切qie割ge時shi的de氧yang氣qi壓ya力li小xiao。每mei個ge脈mai衝chong激ji光guang隻zhi產chan生sheng小xiao的de微wei粒li放fang射she，逐zhu漸jian深shen化hua，因yin而er厚hou板ban穿chuan孔kong時shi間jian需xu求qiu幾ji秒miao鍾zhong。一yi旦dan穿chuan孔kong完wan成cheng，立li刻ke將jiang輔fu助zhu氣qi體ti換huan成cheng氧yang氣qi停ting止zhi切qie割ge。這zhe樣yang穿chuan孔kong直zhi徑jing較jiao小xiao，其qi穿chuan孔kong質zhi量liang優you於yu爆bao破po穿chuan孔kong。為wei此ci所suo運yun用yong的de激ji光guang器qi不bu但dan應ying具ju有you較jiao高gao的de輸shu出chu功gong率lv；更重要的是光束的時間和空間特性，因而普通橫流CO2激光器不能順應激光切割的請求。此外脈衝穿孔還需求有較牢靠的氣路控製係統
，以完成氣體品種、qitiyalideqiehuanjichuankongshijiandekongzhi。zaicaiyongmaichongchuankongdezhuangkuangxia
，weilequdegaozhiliangdeqiekou
，conggongjianjingzhishidemaichongchuankongdaogongjiandengsulianxuqiegedeguodujishuyingyizhuzhong。conglilunshangjiangtongchangkegaidongjiasuduandeqiegetiaojian：如焦距、噴嘴位置、氣(qi)體(ti)壓(ya)力(li)等(deng)
，但(dan)實(shi)踐(jian)上(shang)由(you)於(yu)時(shi)間(jian)太(tai)短(duan)改(gai)動(dong)以(yi)上(shang)條(tiao)件(jian)的(de)可(ke)能(neng)性(xing)不(bu)大(da)。在(zai)工(gong)業(ye)消(xiao)費(fei)中(zhong)主(zhu)要(yao)采(cai)用(yong)改(gai)動(dong)激(ji)光(guang)均(jun)勻(yun)功(gong)率(lv)的(de)方(fang)法(fa)比(bi)擬(ni)理(li)想(xiang)
，詳(xiang)細(xi)辦(ban)法(fa)有(you)以(yi)下(xia)三(san)種(zhong)：⑴改動脈衝寬度；⑵改動脈衝頻率；⑶同時改動脈衝寬度和頻率。實踐結果標明
，第⑶種效果最好。