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二氧化碳激光切割中的兩種關鍵技術

2016-6-22 20:22| 發布者: 外協| 查看: 1| 評論: 0

摘要: 二氧化碳激光器是目前激光切割的常用設備,其激光器性能、激光束的參數以及數控系統都直接影響到切割效率和切割質量,尤其是對于切割精度較高或者厚度較大的零件。下面,我們就來介紹一些激光切割的關鍵技術,希望能 ...

二氧化碳激光器是目前激光切割的常用設備,其激光器性能、激光束的參數以及數控系統都直接影響切割效率和切割質量尤其是對于切割精度較高或厚度較大的零件下面,我們就來介紹一些激光切割的關鍵技術,希望能為執行此類操作的讀者帶來一定的幫助。

 

焦點位置控制技術

 

激光器擁有極高的能量密度,這是這種設備的最大優點之一。為了將這一優勢揮到極致,我們需要盡可能縮小焦點光斑的直徑。焦點光斑直徑透鏡的焦深成正比透鏡距離工件越近,焦深越小,同時焦點光斑直徑就越小。但是透鏡也不可以離工件太近,因為激光切割的過程中會產生飛濺,透鏡離工件太近容易造成損壞。因此,綜合以上因素考慮,一般大功率二氧化碳激光切割設備廣泛采用127到190毫米焦距,所形成的焦點光斑直徑在0.1到0.4毫米。

 

工業生產中常用的確定焦點位置方法有三種第一種是打印法使切割頭下運動,在塑料板上進行激光束打印,打印直徑最小處即為透鏡的焦點第二種方法是斜板法水平拉動一個和垂直軸成一角度斜放的塑料板,激光束最小處即為透鏡焦點第三種方法是藍色火花法去掉噴嘴,吹空氣,不銹鋼板上脈沖激光,使切割頭下運動,直至藍色火花最大處即為透鏡焦點。

 

對于飛行光路的切割機,為了減小由于光束發散角引起的焦點直徑變化,國內外激光切割系統制造商們研發了一些專用的裝置,比如平行光管、獨立移動透鏡下軸、聚焦鏡水壓自動控制、xy方向補償光路系統等,可以有效保證切割近端和遠端時光程長度一致,避免焦點光斑尺寸發生改變。

 

切割穿孔技術

 

除了少數幾種情況外,任何一種熱切割技術都需要事先在工件上穿孔,然后再從小孔處進行切割加工。通常,打孔的任務都是由沖壓設備來完成的,但是對于沒有沖壓設備的激光切割機又該怎么辦呢?下面兩種方法都是可行的。

 

一是爆破穿孔技術。使用激光束連續照射材料照射中心形成一凹坑,然后與激光束同軸的氧流很快將熔融材料去除形成一個小孔。打出的孔大小與板的厚度有關,平均孔徑為板厚的一半板厚越大,打出的孔徑也就越大,同時精確性也越低。而且,由于穿孔所用的氧氣壓力與切割時相同,形成的飛濺較大。所以,爆破穿孔不適宜在較厚的板或者對精度要求較高的零件上使用。

 

二是脈沖穿孔采用高峰值功率的脈沖激光使少量材料熔化或汽化,常用空氣或氮氣作為輔助氣體,以減少因放熱氧化使孔擴展,氣體壓力較切割時的氧氣壓力小。每個脈沖激光只產生小的微粒噴射,逐步深入,因此厚板穿孔時間需要幾秒鐘。一旦穿孔完成,立即將輔助氣體換成氧氣進行切割。這樣穿孔直徑較小,其穿孔質量優于爆破穿孔。但是,這種方法對激光器的輸出功率和光束的時間以及空間特性要求較高,還需要有較可靠的氣路控制系統,以實現氣體種類、氣體壓力的切換及穿孔時間的控制。一般的橫流二氧化碳激光器很難適應脈沖穿孔的要求。



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