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激光切割厚板的幾個問題講解
來源：gzlaiyou.cn 發(fā)布時間：2022年11月06日
作為一種先進(jìn)的材料切割手段，激光加工越來越被鈑金生產(chǎn)者所接受。隨著計算機(jī)控制技術(shù)和光學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，人們對其加工能力的期望越來越高。這種期望不僅是切割的能力，也是切割好和切割快的期望。當(dāng)然，加工機(jī)的性能離不開答案。同時，加工材料的質(zhì)量也直接影響答案的效果。
在歐洲、美國和日本，激光加工起步較早，自20世紀(jì)80年代以來，激光加工機(jī)制造商對鋼材生產(chǎn)提出了具體的質(zhì)量要求，從而產(chǎn)生了不同于普通鋼材但價格較高的激光專用鋼材。隨著激光加工成為主要的切割，25mm以下普通鋼板采用激光專業(yè)材料作為標(biāo)準(zhǔn)材料。然而，由于中國的快速發(fā)展，鋼鐵生產(chǎn)已經(jīng)太晚，無法適應(yīng)，有中國鋼鐵和進(jìn)口鋼鐵。主要區(qū)別在于鋼材中的雜質(zhì)含量、鋼材表面的處理、運(yùn)輸和儲存等一系列原因，導(dǎo)致我國板材切割困難。
今天，中國的粗鋼產(chǎn)量超過了全球產(chǎn)量的50%。為了節(jié)約成本，發(fā)展中國家甚至澳大利亞和韓國等一些發(fā)達(dá)國家也大量使用中國板材。因此，與其期望中國的鋼材適應(yīng)激光切割，不如研究并提出能夠高質(zhì)量加工劣質(zhì)材料的方法和建議。本文提出了一些以拋磚引玉的思想。
【中厚板加工中遇到的問題】
1.碳鋼厚板穿孔問題在厚板加工中占很大比例，激光制造商已經(jīng)開發(fā)了快速穿孔技術(shù)，更具代表性的是高能穿孔(炸孔)，該方法的優(yōu)點(diǎn)是速度快(1秒，t16mm例如-以下相同)，但缺陷不僅影響小形狀的處理，而且穿孔過程中注入的巨大能量增加了板的溫度，然后影響下一個整體切割過程。如果小功率脈沖穿孔，時間很長(12秒)，會降低切割效率，提高單位成本。
2.切割表面質(zhì)量問題圖1。圖2顯示了在加工中經(jīng)常遇到的切割部分。這種切割不僅質(zhì)疑成品的質(zhì)量，而且伴隨著燃燒和嚴(yán)重的粘性殘渣，因此不能反映高價激光加工機(jī)與其他切割手段的區(qū)別。
3.整板加工穩(wěn)定性問題在國內(nèi)鋼板加工中，經(jīng)常出現(xiàn)局部區(qū)域加工不良的現(xiàn)象。這種現(xiàn)象有時是隨機(jī)的，即使在良好的處理機(jī)器狀態(tài)下。為了處理局部故障產(chǎn)品，對整個工作進(jìn)度有很大的影響，這里了一些分析和對策建議。
【解決上述問題】
高峰穿孔(HPP)顧名思義，該方案是使用一個小的峰值脈沖激光，輔以噴射在材料表面的不燃油，以清除開口邊緣的附著物，并在冷卻時控制脈沖的合理頻率。其特點(diǎn)是，雖然相對爆炸孔稍長(3秒)，但孔徑較小較小(約φ4mm)此外，口邊緣沒有附著物，熱量低，便于下一次正常切割，比普通穿孔效率提高了4倍。圖3顯示了普通穿孔.HPP穿孔與高能穿孔的區(qū)別。
2.切割斷面改進(jìn)方案是控制板來說，改保證激光照射部分充分燃燒的重要因素。三菱電機(jī)開發(fā)K-CUT加工條件更好地完成了這一任務(wù)。圖4。它是在同一塊國產(chǎn)板上使用傳統(tǒng)的條
件和K-CUT比較切割條件的效果。對于不銹鋼來說，改善切割部分的重要因素是光束的改善(改善焦深度)和輔助氣體的有效利用。明亮的表面切割技術(shù)是改善振動器和噴嘴的結(jié)果。圖5。是改進(jìn)后的效果。上部粗糙度8μ.下部12μ與機(jī)械加工相當(dāng)。
目前，為了提高加工機(jī)的運(yùn)行速度，激光機(jī)通常被稱為飛行光路結(jié)構(gòu)，即材料托盤不移動，加工頭在整個加工區(qū)域的運(yùn)動形式。為了補(bǔ)償加工頭和光源的相對位置的變化，制造商也盡可能確保光點(diǎn)在加工范圍內(nèi)的一致性，使用曲率可變折射鏡是一種常見的選擇方式。雖然這種方法結(jié)構(gòu)簡單，但它會改變焦點(diǎn)深度，因此在切割敏感的中厚板時顯得無力(保持光點(diǎn)不變，保持焦點(diǎn)深度不變)。三菱電機(jī)采用等長光路(光源與加工頭之間的光傳輸路徑)可以避免焦點(diǎn)深度的變化，從而保持光點(diǎn)和焦點(diǎn)深度的一致性。此外，注意熱量使板材積累的熱量得到控制，更好地解決了穩(wěn)定性問題。圖6。顯示了等長光路的原理和加工區(qū)域中不同位置的加工效果。
認(rèn)真處理處理中出現(xiàn)的問題，研究其生成機(jī)制，找出結(jié)果問題的解決方案。通過對傳統(tǒng)激光技術(shù)的一系列探索和改進(jìn)，開發(fā)了一種針對更復(fù)雜的中厚板切割的新技術(shù)，并將其應(yīng)用于eXPLUS.RX.XL在各系列產(chǎn)品中，滿足了客戶對國內(nèi)中厚板材料加工的實(shí)際需求，大大提高了生產(chǎn)效率。我們還將進(jìn)一步努力探索更新的技術(shù)，解決處理中更困難的問題，并為大多數(shù)用戶提供服務(wù)。
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在歐洲、美國和日本，激光加工起步較早，自20世紀(jì)80年代以來，激光加工機(jī)制造商對鋼材生產(chǎn)提出了具體的質(zhì)量要求，從而產(chǎn)生了不同于普通鋼材但價格較高的激光專用鋼材。隨著激光加工成為主要的切割，25mm以下普通鋼板采用激光專業(yè)材料作為標(biāo)準(zhǔn)材料。然而，由于中國的快速發(fā)展，鋼鐵生產(chǎn)已經(jīng)太晚，無法適應(yīng)，有中國鋼鐵和進(jìn)口鋼鐵。主要區(qū)別在于鋼材中的雜質(zhì)含量、鋼材表面的處理、運(yùn)輸和儲存等一系列原因，導(dǎo)致我國板材切割困難。
今天，中國的粗鋼產(chǎn)量超過了全球產(chǎn)量的50%。為了節(jié)約成本，發(fā)展中國家甚至澳大利亞和韓國等一些發(fā)達(dá)國家也大量使用中國板材。因此，與其期望中國的鋼材適應(yīng)激光切割，不如研究并提出能夠高質(zhì)量加工劣質(zhì)材料的方法和建議。本文提出了一些以拋磚引玉的思想。
【中厚板加工中遇到的問題】
1.碳鋼厚板穿孔問題在厚板加工中占很大比例，激光制造商已經(jīng)開發(fā)了快速穿孔技術(shù)，更具代表性的是高能穿孔(炸孔)，該方法的優(yōu)點(diǎn)是速度快(1秒，t16mm例如-以下相同)，但缺陷不僅影響小形狀的處理，而且穿孔過程中注入的巨大能量增加了板的溫度，然后影響下一個整體切割過程。如果小功率脈沖穿孔，時間很長(12秒)，會降低切割效率，提高單位成本。
2.切割表面質(zhì)量問題圖1。圖2顯示了在加工中經(jīng)常遇到的切割部分。這種切割不僅質(zhì)疑成品的質(zhì)量，而且伴隨著燃燒和嚴(yán)重的粘性殘渣，因此不能反映高價激光加工機(jī)與其他切割手段的區(qū)別。
3.整板加工穩(wěn)定性問題在國內(nèi)鋼板加工中，經(jīng)常出現(xiàn)局部區(qū)域加工不良的現(xiàn)象。這種現(xiàn)象有時是隨機(jī)的，即使在良好的處理機(jī)器狀態(tài)下。為了處理局部故障產(chǎn)品，對整個工作進(jìn)度有很大的影響，這里了一些分析和對策建議。
【解決上述問題】
高峰穿孔(HPP)顧名思義，該方案是使用一個小的峰值脈沖激光，輔以噴射在材料表面的不燃油，以清除開口邊緣的附著物，并在冷卻時控制脈沖的合理頻率。其特點(diǎn)是，雖然相對爆炸孔稍長(3秒)，但孔徑較小較小(約φ4mm)此外，口邊緣沒有附著物，熱量低，便于下一次正常切割，比普通穿孔效率提高了4倍。圖3顯示了普通穿孔.HPP穿孔與高能穿孔的區(qū)別。
2.切割斷面改進(jìn)方案是控制板來說，改保證激光照射部分充分燃燒的重要因素。三菱電機(jī)開發(fā)K-CUT加工條件更好地完成了這一任務(wù)。圖4。它是在同一塊國產(chǎn)板上使用傳統(tǒng)的條
件和K-CUT比較切割條件的效果。對于不銹鋼來說，改善切割部分的重要因素是光束的改善(改善焦深度)和輔助氣體的有效利用。明亮的表面切割技術(shù)是改善振動器和噴嘴的結(jié)果。圖5。是改進(jìn)后的效果。上部粗糙度8μ.下部12μ與機(jī)械加工相當(dāng)。
目前，為了提高加工機(jī)的運(yùn)行速度，激光機(jī)通常被稱為飛行光路結(jié)構(gòu)，即材料托盤不移動，加工頭在整個加工區(qū)域的運(yùn)動形式。為了補(bǔ)償加工頭和光源的相對位置的變化，制造商也盡可能確保光點(diǎn)在加工范圍內(nèi)的一致性，使用曲率可變折射鏡是一種常見的選擇方式。雖然這種方法結(jié)構(gòu)簡單，但它會改變焦點(diǎn)深度，因此在切割敏感的中厚板時顯得無力(保持光點(diǎn)不變，保持焦點(diǎn)深度不變)。三菱電機(jī)采用等長光路(光源與加工頭之間的光傳輸路徑)可以避免焦點(diǎn)深度的變化，從而保持光點(diǎn)和焦點(diǎn)深度的一致性。此外，注意熱量使板材積累的熱量得到控制，更好地解決了穩(wěn)定性問題。圖6。顯示了等長光路的原理和加工區(qū)域中不同位置的加工效果。
認(rèn)真處理處理中出現(xiàn)的問題，研究其生成機(jī)制，找出結(jié)果問題的解決方案。通過對傳統(tǒng)激光技術(shù)的一系列探索和改進(jìn)，開發(fā)了一種針對更復(fù)雜的中厚板切割的新技術(shù)，并將其應(yīng)用于eXPLUS.RX.XL在各系列產(chǎn)品中，滿足了客戶對國內(nèi)中厚板材料加工的實(shí)際需求，大大提高了生產(chǎn)效率。我們還將進(jìn)一步努力探索更新的技術(shù)，解決處理中更困難的問題，并為大多數(shù)用戶提供服務(wù)。
