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机光切割机技术知识


发布时间:

2023-12-01

作者:

新天激光

资料来源:

新天激光

新天激光——光纤激光切割机 激光切割机的应用越来越普及。何利用激光技术生产出优质高效的产品,需要激光切割机操作人员学习相关知识,更重要的是要在实践中不断总结经验。我们先来了解几种常用的激光切割技术参数。 1. 专用设备。 为了减少聚焦前光束尺寸变化引起的聚焦光斑尺寸变化,国内外激光切割系统制造商提供了一些特殊装置供用户选择: (一)平行光管。这是一种常用的方法,即在CO2激光器的输出端增加一个平行光管进行扩束处理。聚焦前光束尺寸几乎是均匀的。 (2) 切割头上增加了一个独立的活动透镜的下轴,它和控制喷嘴到物料表面的距离(距离)的Z轴是相互独立的两个部分。当工作台移动或光轴移动时,光束的F轴同时从近端向远端移动,因此光束聚焦后的光斑直径在整个加工区域内保持一致。 (3)控制调焦镜(通常为金属反射式调焦系统)的水压。如果聚焦前的光束尺寸变小,焦斑直径变大,则自动控制水压来改变聚焦曲率,使焦斑直径变小。 (4) 在飞行光路切割机上增加了x、y方向的补偿光路系统。也就是说,当切割远端的光路增加时,补偿光路缩短。相反,当在切割的近端的光路减小时,补偿光路增加,以保持光路长度一致。 2. 切割和射孔技术。 任何一种热切割技术,除了少数情况下可以从板的边缘开始,一般都必须在板上打一个小孔。早些时候在激光冲压复合机上,使用冲床冲孔,然后使用激光从小孔中切割。没有打孔装置的激光切割机有两种基本的打孔方法: (一)爆破射孔:(爆破钻孔),材料被连续的激光照射,在中心形成一个坑,然后熔融材料被与激光束同轴的氧气流迅速清除,形成一个孔。一般来说,孔的大小与板的厚度有关。爆破穿孔的平均直径为板厚的一半。因此,较厚板材上的爆破穿孔直径较大且不圆,因此不适合用在要求较高的零件上(如油筛缝管),只能用在废钢上。另外,由于穿孔时所用的氧气压力与切割时的氧气压力相同,飞溅较大。 (2)脉冲穿孔:(脉冲钻削)采用高峰值功率脉冲激光熔化或蒸发少量材料。空气或氮气常用作辅助气体,以减少因放热氧化引起的孔膨胀。切割过程中的气体压力低于氧气压力。每一个激光脉冲只产生逐渐穿透的小粒子射流,所以需要几秒钟才能穿透一个厚板。一旦穿刺完成,立即将辅助气体切换到氧气进行切割。这样的射孔直径较小,其射孔质量优于爆破射孔。用于此目的的激光器不仅应具有高输出功率。更重要的是光束的时间和空间特性,所以一般的横流CO2激光器不能满足激光切割的要求。 此外,脉冲射孔还需要一个更可靠的气路控制系统,以实现气体种类和气体压力的切换和射孔时间的控制。在脉冲穿孔的情况下,为了获得高质量的切割,应注意从工件静止时的脉冲穿孔到工件恒速连续切割的过渡技术。从理论上讲,加速段的切割条件通常可以改变:如焦距、喷嘴位置、气体压力等,但在实际操作中,由于时间太短,改变上述条件的可能性不大。 3. 喷嘴设计和气流控制技术。 当激光切割钢材时,氧气和聚焦的激光束通过喷嘴射向待切割的材料,从而形成空气射流。对气流的基本要求是进入切口的气流要大,速度要高,以便充分氧化,使切口材料充分进行放热反应。同时,有足够的动量将熔化的材料喷射出来。因此,除了光束的质量及其控制直接影响切割质量外,喷嘴的设计和气流的控制(如喷嘴压力、工件在气流中的位置等)也是非常重要的因素。用于激光切割的喷嘴采用简单的结构,即一个锥形孔,末端有一个小圆孔。设计通常采用试错法。 由于喷嘴一般由紫铜制成,其体积小,是易损部件,需要经常更换,所以没有进行流体力学的计算和分析。使用时,具有一定压力的气体Pn(表压为Pg)从喷嘴侧面喷射,这称为喷嘴压力。从喷嘴出口喷出,经过一定距离后到达工件表面。压力称为切割压力Pc,最后气体膨胀到大气压力。爸研究工作表明,随着Pn的增加,空气流量增加,Pc也不断增加。 它可以用以下公式计算:V=8.2d2(Pg+1)。 V型气体流量L/min D-喷嘴直径毫米。 PG-喷嘴压力(表压)棒。 对于不同的气体有不同的压力阈值。当喷嘴压力超过此值时,气流为正斜冲击波,气流由亚音速过渡到超音速。这个阈值与Pn和Pa的比例以及气体分子的自由度(n)有关:例如,氧气和空气的n=5,所以阈值Pn=1bar×(1.2)3.5=1.89 bar。当喷嘴压力较高时Pn/Pa=(1+1/n)1+n/2 (Pn.4bar),气流的正斜冲击波变为正激波,切割压Pc减小,气流速度减小,并且工件表面形成涡流,减弱了气流去除熔融物的作用,影响切割速度。因此,使用带有锥形孔和末端有小圆孔的喷嘴,氧气的喷嘴压力往往低于3bar。

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