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激光切割厚板難在哪些地方
來源：gzlaiyou.cn 發(fā)布時(shí)間：2021年11月06日
激光切割機(jī)不再是切割厚度小于10毫米鋼板的問題。但要切割較厚的鋼板，往往要借助輸出功率超過5kW的大功率激光器，切割質(zhì)量也明顯下降。由于高功率激光設(shè)備成本高，輸出激光方式不利于激光切割，因此傳統(tǒng)的激光切割方式在切割厚板時(shí)沒有優(yōu)勢。切割厚金屬板有以下技術(shù)難點(diǎn)：
1準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)燃燒過程難以維持。
在金屬激光切割機(jī)的實(shí)際切割過程中，可切穿的板材厚度有限，這與切割前沿的鐵不穩(wěn)定燃燒密切相關(guān)。燃燒過程應(yīng)繼續(xù)，狹縫頂部溫度應(yīng)達(dá)到燃點(diǎn)。單靠鐵氧燃燒反應(yīng)釋放的能量，實(shí)際上并不能保證燃燒過程的連續(xù)進(jìn)行。
一方面是因?yàn)楠M縫被噴嘴噴出的氧氣連續(xù)冷卻，降低了切割前沿的溫度;
另一方面，燃燒形成的氧化亞鐵層覆蓋在工件表面，阻礙了氧氣的擴(kuò)散。當(dāng)氧氣濃度降低到一定程度時(shí)，燃燒過程就會(huì)熄滅。
傳統(tǒng)的會(huì)聚光束用于激光切割時(shí)，激光束作用在表面的面積很小。由于激光功率密度高，工件的表面溫度不僅在激光輻射區(qū)域達(dá)到燃點(diǎn)，而且由于熱傳導(dǎo)在更寬的區(qū)域達(dá)到燃點(diǎn)。作用在工件表面的氧流直徑大于激光束的直徑。這表明，不僅在激光照射區(qū)域，而且在被激光束照射的光斑周邊，將發(fā)生強(qiáng)烈的燃燒反應(yīng)。
切割厚板時(shí)，切割速度比較慢，工件表面鐵和氧的燃燒速度比切割頭快。燃燒一段時(shí)間后，由于氧氣濃度降低，燃燒過程熄滅。只有當(dāng)切割頭移動(dòng)到這個(gè)位置時(shí)，燃燒反應(yīng)才再次開始。刃口的燃燒過程是周期性進(jìn)行的，會(huì)導(dǎo)致刃口溫度波動(dòng)，切口質(zhì)量變差。
2.很難在厚度方向上保持氧氣純度和壓力恒定。
激光切割機(jī)切割厚板時(shí)，氧氣純度的降低也是影響切割質(zhì)量的重要因素。
氧氣的純度對切割過程有很大的影響。當(dāng)氧氣流量的純度降低0。9%，鐵氧燃燒率將降低10%。當(dāng)純度降低5%時(shí)，燃速將降低37%。燃燒速率的降低，會(huì)大大減少燃燒過程中輸入切割縫的能量，降低切割速度，同時(shí)切割面液層中鐵的含量會(huì)增加，會(huì)增加熔渣的粘度，使熔渣難以排出，從而使切口下部出現(xiàn)嚴(yán)重的掛渣，使切口質(zhì)量無法接受。
為了保持切割穩(wěn)定，要求切割氧氣流在厚度方向上的純度和壓力保持基本恒定。在傳統(tǒng)的激光切割工藝中，經(jīng)常使用普通的錐形噴嘴，可以滿足板材切割中的使用要求。但切割厚板時(shí)，隨著供氣壓力的增加，噴嘴的流場容易形成沖擊波，對切割過程造成很大危害，降低氧氣流的純度，影響切割質(zhì)量。
解決這個(gè)問題一般有三種方法：
(1)在切割氧氣流周圍加入預(yù)熱火焰。
(2)在切割氧氣流周圍添加輔助氧氣流。
(3)合理設(shè)計(jì)噴嘴內(nèi)壁，改善空氣流場特性。
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1準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)燃燒過程難以維持。
在金屬激光切割機(jī)的實(shí)際切割過程中，可切穿的板材厚度有限，這與切割前沿的鐵不穩(wěn)定燃燒密切相關(guān)。燃燒過程應(yīng)繼續(xù)，狹縫頂部溫度應(yīng)達(dá)到燃點(diǎn)。單靠鐵氧燃燒反應(yīng)釋放的能量，實(shí)際上并不能保證燃燒過程的連續(xù)進(jìn)行。
一方面是因?yàn)楠M縫被噴嘴噴出的氧氣連續(xù)冷卻，降低了切割前沿的溫度;
另一方面，燃燒形成的氧化亞鐵層覆蓋在工件表面，阻礙了氧氣的擴(kuò)散。當(dāng)氧氣濃度降低到一定程度時(shí)，燃燒過程就會(huì)熄滅。
傳統(tǒng)的會(huì)聚光束用于激光切割時(shí)，激光束作用在表面的面積很小。由于激光功率密度高，工件的表面溫度不僅在激光輻射區(qū)域達(dá)到燃點(diǎn)，而且由于熱傳導(dǎo)在更寬的區(qū)域達(dá)到燃點(diǎn)。作用在工件表面的氧流直徑大于激光束的直徑。這表明，不僅在激光照射區(qū)域，而且在被激光束照射的光斑周邊，將發(fā)生強(qiáng)烈的燃燒反應(yīng)。
切割厚板時(shí)，切割速度比較慢，工件表面鐵和氧的燃燒速度比切割頭快。燃燒一段時(shí)間后，由于氧氣濃度降低，燃燒過程熄滅。只有當(dāng)切割頭移動(dòng)到這個(gè)位置時(shí)，燃燒反應(yīng)才再次開始。刃口的燃燒過程是周期性進(jìn)行的，會(huì)導(dǎo)致刃口溫度波動(dòng)，切口質(zhì)量變差。
2.很難在厚度方向上保持氧氣純度和壓力恒定。
激光切割機(jī)切割厚板時(shí)，氧氣純度的降低也是影響切割質(zhì)量的重要因素。
氧氣的純度對切割過程有很大的影響。當(dāng)氧氣流量的純度降低0。9%，鐵氧燃燒率將降低10%。當(dāng)純度降低5%時(shí)，燃速將降低37%。燃燒速率的降低，會(huì)大大減少燃燒過程中輸入切割縫的能量，降低切割速度，同時(shí)切割面液層中鐵的含量會(huì)增加，會(huì)增加熔渣的粘度，使熔渣難以排出，從而使切口下部出現(xiàn)嚴(yán)重的掛渣，使切口質(zhì)量無法接受。
為了保持切割穩(wěn)定，要求切割氧氣流在厚度方向上的純度和壓力保持基本恒定。在傳統(tǒng)的激光切割工藝中，經(jīng)常使用普通的錐形噴嘴，可以滿足板材切割中的使用要求。但切割厚板時(shí)，隨著供氣壓力的增加，噴嘴的流場容易形成沖擊波，對切割過程造成很大危害，降低氧氣流的純度，影響切割質(zhì)量。
解決這個(gè)問題一般有三種方法：
(1)在切割氧氣流周圍加入預(yù)熱火焰。
(2)在切割氧氣流周圍添加輔助氧氣流。
(3)合理設(shè)計(jì)噴嘴內(nèi)壁，改善空氣流場特性。
