飛博講堂丨如何控制激光切割的垂直度

日期: 2020-07-27
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放眼現(xiàn)代制造工業(yè),激光切割的應(yīng)用越來越廣泛,這一增長(zhǎng)勢(shì)頭主要源自于激光切割的諸多優(yōu)勢(shì),如切割材料種類廣泛,切割路徑靈活多變等。在切割過程中,垂直度的把握直接關(guān)系到切割質(zhì)量和切割速度。

什么是垂直度?垂直度是限制實(shí)際要素對(duì)基準(zhǔn)在垂直方向上變動(dòng)量的一項(xiàng)指標(biāo)。簡(jiǎn)要表征的話,就是以一個(gè)線或面為基準(zhǔn)面,另一個(gè)線或面垂直投影到基準(zhǔn)面上的長(zhǎng)度,就是圖(1)中的L。

飛博講堂丨如何控制激光切割的垂直度

圖(1)

切割過程中,良好的垂直度不僅帶來良好的視覺感受,對(duì)于加工精度和加工便捷性也都有大幅提升。那么激光切割過程中影響垂直度的因素都有哪些?

首先,從光學(xué)性質(zhì)上來說,雖然激光是一種高指向性的光束,但實(shí)際上也是存在一定的發(fā)散性,激光光束的一項(xiàng)指標(biāo)——發(fā)散角,即說明了激光的這一特性。如(2)圖所示,θ即為光束發(fā)散角,而當(dāng)激光從激光器進(jìn)入切割頭經(jīng)過擴(kuò)束/準(zhǔn)直鏡和聚焦鏡后呈現(xiàn)出(3)圖中的狀態(tài),這時(shí)就涉及到一個(gè)非常重要的概念,即“焦深”。當(dāng)發(fā)散角越大焦距越短時(shí),焦深越短,反之發(fā)散角越小或焦距越長(zhǎng),則焦深越長(zhǎng)。同功率激光器,短焦深的優(yōu)勢(shì)是焦點(diǎn)處能量密度更高,薄板加工速度更快,而長(zhǎng)焦深的優(yōu)勢(shì)則是厚板切割能力更好。同時(shí)鑒于切割時(shí)光束在割縫中多次“反射式”傳播和被吸收,故長(zhǎng)焦深更容易帶來好的垂直度。飛博講堂丨如何控制激光切割的垂直度飛博講堂丨如何控制激光切割的垂直度

? ? ? ? ? 圖(2)? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 圖(3)

其次,從切割工藝上來說,切割速度越快帶來的斷面效果和垂直度越好,所以提高切割速度能夠有效優(yōu)化同一厚度板材切割的垂直度。但切割速度的提升又要從哪些方面著手?

1.????? 提高激光功率:提高速度首先想到的必然是提高激光功率。

2.????? 改變切割氣體種類:切碳鋼時(shí),特別是薄的碳鋼板時(shí),將氧氣改為氮?dú)饣蛘呖諝?,也就是將氧化切割方式轉(zhuǎn)變?yōu)槿刍懈罘绞?,可以有效提升切割速度,但前提是功率足夠?/span>

飛博講堂丨如何控制激光切割的垂直度

飛博大功率光纖激光器,更優(yōu)秀的光束品質(zhì),給客戶更好的使用體驗(yàn)

同種激光器在提升厚板切割速度方面也存在瓶頸,比如8000W10000W激光器切割30mm碳鋼板速度相差無(wú)幾。那么在提速無(wú)望的情況下又該如何?

1)????? 縮小噴嘴。切碳鋼時(shí),在保證切割能力的前提下,盡量縮小噴嘴尺寸,這一方法可加強(qiáng)噴嘴所出氣流的穩(wěn)定性。

2)????? 加大正焦量。焦點(diǎn)越大,在縱向上照射到割縫板材的激光能量越深、越均勻,就像用兩米長(zhǎng)的剪刀去裁剪A4紙一樣,穩(wěn)!

3)????? 用正焦位置進(jìn)行熔化切割。“熔化切割”即是用氮?dú)庾鲚o助氣體切割不銹鋼或鋁合金,這種切割方式通常會(huì)采用“負(fù)焦”參數(shù),但負(fù)焦切厚板會(huì)在刀口上部留下一個(gè)“小圓弧”。如果對(duì)這種方式不滿意的話,建議用正焦脈沖的形式切割,斷面雖然不如負(fù)焦方式的細(xì)膩,但“小圓弧”會(huì)消失。

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