金屬激光切割:激光切割難在哪些地方
對(duì)于10mm以下的鋼板,激光切割機(jī)不是個(gè)問(wèn)題。而若要切割較厚的鋼板,則常要求輸出功率大于5kW的大功率激光器,且切割質(zhì)量明顯降低。因?yàn)楦吣芗す庠O(shè)備成本較高,輸出激光模式對(duì)激光切割不利,因此在用傳統(tǒng)的激光切割方法切割厚板時(shí),沒(méi)有優(yōu)勢(shì)。對(duì)金屬切削厚板的技術(shù)難點(diǎn)有:
1準(zhǔn)穩(wěn)定燃燒過(guò)程的維持較難。
在實(shí)際加工過(guò)程中,金屬激光切割機(jī)的厚度有一定的限制,這與切邊不能穩(wěn)定燃燒有密切關(guān)系。在燃燒過(guò)程中保持連續(xù),切割縫頂部的溫度必須達(dá)到燃點(diǎn)。僅僅通過(guò)鐵氧燃燒反應(yīng)所釋放出的能量,并不能保證燃燒過(guò)程繼續(xù)進(jìn)行。
首先,它是因?yàn)榍锌p被噴嘴噴出的氧流量不斷冷卻,使切割前沿溫度下降;
而燃燒產(chǎn)生的亞鐵氧化層則覆蓋在工件表面,阻礙了氧氣的擴(kuò)散,當(dāng)氧濃度下降到一定程度后,就會(huì)停止燃燒。
用傳統(tǒng)的會(huì)聚光束進(jìn)行激光切割時(shí),激光束與表面接觸的區(qū)域非常小,由于激光功率密度非常高,因此不僅在激光輻射區(qū)域,工件表面溫度達(dá)到燃點(diǎn),而且由于傳熱,較寬的區(qū)域達(dá)到了燃點(diǎn)溫度。受氧氣流作用在工件表面上的直徑大于激光束外徑。結(jié)果顯示,不僅在激光輻射區(qū),還應(yīng)在激光輻照下的光斑周邊區(qū)域發(fā)生較強(qiáng)的燃燒反應(yīng)。
厚鋼板切割時(shí),切割速度比較慢,工件表面鐵氧的燃燒速度比切削頭移動(dòng)得快。經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的燃燒,因氧濃度降低,造成燃燒過(guò)程停止。在切割頭移動(dòng)到這個(gè)位置后,燃燒反應(yīng)就會(huì)再次開(kāi)始。切削刃前緣的燃燒過(guò)程是周期性的,容易引起切邊溫度波動(dòng),使切邊質(zhì)量下降。
2板厚向氧純度和壓力很難保持恒定。
在金屬激光切割機(jī)中,氧氣純度的降低也是影響切割機(jī)切割質(zhì)量的重要因素。
氧的純度對(duì)切削過(guò)程有很大的影響。如果氧氣的純度降低了0.9個(gè)百分點(diǎn),鐵氧化物的燃燒率就會(huì)降低百分之10,而純度降低百分之37,則會(huì)降低百分之37。燃速下降將大幅降低燃速,使燃燒性差,切削速度減慢,而切削面中液相層鐵含量增加,因而熔渣粘稠度增大,造成熔渣排出困難,使切口下切口出現(xiàn)嚴(yán)重的積渣,使切口下切口質(zhì)量難以接受。
為保證切割穩(wěn)定進(jìn)行,要求氧在板厚方向切割氧流量和壓力基本上保持不變。在傳統(tǒng)的激光切割工藝中,常采用普通錐形噴嘴,這種噴嘴可以滿(mǎn)足薄板的切割要求。但是,當(dāng)厚板切割時(shí),隨著供氣壓力的增大,噴嘴內(nèi)易形成激波,激波對(duì)切割產(chǎn)生很多危害,降低氧流純度,影響切口質(zhì)量。
通常有三種方法來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題:
(1)在切割氧周?chē)尤腩A(yù)熱火焰。
(2)在切割氧周?chē)尤胼o氧流。
(3)噴嘴內(nèi)壁的合理設(shè)計(jì),改善流場(chǎng)特性。
返回列表