激光切割工艺PPT课件

1、激光技术训练、2、1、激光切割机介绍1、定义： (1)主要用于将板材切割成所需形状的工件的激光加工机械。 (2)利用激光束的热能实现切割的设备，是将激光束照射到工件表面时释放的能量使工件熔化蒸发，为了达到切割和雕刻的目的，精度高，切割快，不限于切割图案的限制，用自动排版节约材料，切口光滑. 3、2、激光切割机的主要构成： (1)激光根据工作物质的种类分为固体激光、气体激光、液体激光和半导体激光4种。 He-Ne (氦-氖)气体激光器产生的激光不仅易于控制，而且方向性、单色性和相干性也较好，因此广泛应用于机械制造的精密测量。 激光加工要求输出功率和能量大，现在多采用二氧化碳激光、红宝石、钕玻璃、YAG (掺钕铝石榴石)等固体激光。 4、(2)本体在切割盘和工作台相对移动的方式，(1)在切割中，光束(从切割焊炬射出)和工作台一起移动，一般光束向y方向移动，工作台向x方向移动。 (2)切断中，只有横梁(焊炬)移动，工作台不移动。 (3)切断中只有工作台移动，梁(焊炬)没有固定。 冷却系统(4)气体供给源：塑料瓶气体、压缩空气(空压机、冷干燥器)过滤装置配管(5)电源三相电压稳定度5%电源不平衡度2.5%，(6)控制系统导光聚焦系统根据被加工工件的性能要求，光束被放大、整形、聚焦而作用于加工部位激光加工系统的激光加工系统主要包括床、可在三维坐标范围内移动的工作台、机电控制系统等。 随着电子技术的发展，许多激光加工系统使用计算机控制工作台的移动，实现了激光加工的连续工作。7、3、加工原理：将数字信息发送至专用或通用计算机，计算机处理并运算输入的信息，控制机床的伺服系统和其他驱动器，自动加工机床所需的工件和产品的ByJin3015切割机的主要技术参数： (1) 切断区域： 3048mmx1524mm(2)Z轴行程： 70mm(3)基于机械精度VDL/DGQ3441:0.1mm/m(4)的重复精度：0.05mm(5)X、y轴最大定位速度： 100m/min(6)X、y轴最大连动定位速度： 141m/min(7)最大.9，(8)最大切断速度： 50m/min(9)设备自重：约12，000 kg (10 )色基准： NCSS0585-Y80R； NCSS7020-R60B(11 )工作台最大承载力： 750kg(3000X1500X20mm)(12 )更换工作台更换时间：约35秒机床精度VDL/DGQ3441测量长度1m。 切割精度与板材的厚度和质量有关。 10、2、激光切割方法、11、2.1激光熔化切割在激光熔化切割中，工件部分熔化后，通过气流喷出熔化的材料。 由于材料的转移只发生于其液态，因此该过程称为激光熔断。 向激光束中加入高纯度惰性切割气体后，熔融的材料离开切割缝，气体本身与切割无关。 的最大切割速度随激光功率的增加而增加，与板材厚度的增加和材料熔融温度的增加几乎成反比地减少。 激光功率一定时，限制系数是缝隙中气压和材料的热传导率。 激光熔断可以得到对铁制材料和钛金属没有氧化的切口。 熔化也不会产生气化的激光功率密度，钢材在104W/cm2105W/cm2之间。 12、2.2激光火焰切割激光火焰切割与激光熔融切割的区别在于使用氧气作为切割气体。通过氧气和加热后的金属的相互作用，发生了化学反应，材料被进一步加热了。 根据该效果，对于相同厚度的结构钢，该方法得到的切割速度比熔断高。 另一方面，该方法与熔割相比，切口质量可能较差。 实际上，会产生更宽的狭缝、明显的粗糙度、增加的热影响区域以及更差的边缘质量。 激光火焰切割在加工精密模型或尖角时不佳(有烧尖角的危险)。 可以使用脉冲模式激光来限制热的影响。 用于的激光功率确定切割速度。 激光功率一定时，限制因子是供氧和材料导热系数。 13、2.3激光气化切断激光气化切断过程中材料在切断处气化时，需要极高的激光功率。 材料厚度不应大大超过激光束的直径，以免材料蒸汽凝结在狭缝壁上。 该加工仅适用于需要避免熔融材料的排除的情况。 这种加工实际上只用于铁基合金的小使用领域。 板材厚度一定时，最大切断速度与材料的气化温度成反比。 所需的激光功率密度为108W/cm2以上，取决于材料、切割深度和光束焦点位置。 如果板材的厚度恒定，则假定有足够的激光功率，最大切割速度受气体喷射速度的限制。14、激光切割形象、15、激光切割特点、(1)几乎可以激光加工所有金属和非金属材料。 (2)激光可以聚焦在极小的光点上，能够进行微细精密的加工，例如微细的狭缝和微细的孔的加工。 (3)用反射镜将激光束输送到远离激光的隔离室或其他场所进行加工。 (4)加工时不使用工具，非接触加工，机械加工无变形。 (5)无需加工工具或特殊环境，易于自动控制连续加工，加工效率高，加工变形或热变形小。 16、激光切割技术、激光切割的一些关键技术是光、机械、电一体化的综合技术。 激光束参数、机械和数控系统的性能和精度直接影响切割效率和质量。 焦点位置控制技术：激光切割的一个优点是光束能量密度高，通常为10W/cm2，通常广泛应用于大功率CO2激光切割工业(127-190mm )的焦距。 实际焦点直径在0.1-0.4mm间. 激光穿孔技术：中任何一种的热切割技术通常是在板上打一个小孔，除非可以从板的边缘开始。 激光切割机有爆破穿孔法和脉冲穿孔法两种穿孔的基本方法。 17、喷嘴设计与气流控制技术：目前激光切割喷嘴采用简单的结构，即锥孔端部的小圆孔，通常采用实验和误差方法设计。18、激光切割工艺分析、激光切割是熔融与汽化相结合的工艺，影响切割质量的因素很多，除机床、加工材料等硬件因素外，其他软件因素对加工质量也有很大影响。 根据实际切割产生的问题，结合激光切割本身的特点，研究这些软件要素对加工质量的影响，是计算机辅助工艺设计的基本内容，具体是选择冲孔点， 根据实际情况决定冲孔点位置的点辅助切割路径的设置通过激光束半径补偿和空行程处理板材的优化，节约材料，尽可能提高板材的利用率组合了部件组合问题的路径选择考虑了热变形等加工要素的影响的路径。19、3、加工过程、“加工过程”是指激光束、加工气体与工件的相互作用。 20、3.1切断过程，该过程发生的区域在切断前。 切割前作用的激光必须将工件加热到使材料熔化并气化所需的温度。 切断平面由大致垂直的平面构成，被吸收的激光照射加热熔融。在激光火焰切割过程中，该熔区被进入狭缝的氧气流进一步加热，达到接近沸点的温度。 产生的气化除去了材料。 同时，加工气体从工件的下部排出液化材料。 在激光熔断中，液化材料与气体一起排出，该气体保护切口免受氧化。 连续的熔融区域沿着切断方向逐渐滑移。 由此，得到了连续的狭缝。 激光切割工艺的许多重要活动正在这个领域发生。 这些活动的分析可以得到激光切割的重要信息。 由此可以计算切割速度，说明牵引线特性的形成。 21、3.2材料的特性可能是对工件进行切割活动后的干净切口，相反边缘粗糙或过热。 影响切割质量的最重要因素是合金成分的合金成分影响材料的强度、比重、可焊性、抗氧化能力和酸性。 铁合金材料中的一些重要元素是碳、铬、镍、镁和锌。 碳含量越高，材料越难切断(阈值认为含有0.8%的碳)。 下列类型的碳钢激光切割效果良好： Q235、StW22 (低硅低碳铝镇静钢)、材料的微观结构一般来说，构成材料的粒子越细，切割边缘的质量越好。 22、若有表面品质、表面粗糙度生锈的区域或氧化层，则切断轮廓不规则，会出现很多破损点。 如果要切割波纹板，请选取最大厚度切削参数。 表面处理最常用的表面处理是镀锌、聚焦镀锌、涂装、阳极电镀或复盖层塑料薄膜。 用锌处理过的板材，边缘容易出现渣滓。 对于涂装的板材，切割质量取决于涂装的产品成分的组成。 如何加工涂装材料：首先，选择一组用于预烧处理表面的小(雕刻)参数。 第二次，选取要用于材料切削的一组参数。 层压材料涂层板材适用于激光切割。 为了避免电容式探针发生故障，为了最佳粘接层叠涂层，层叠边必须经常切断工件的上部。 23，光束的反射光束在工件表面如何反射取决于基本材料、表面粗糙度和处理。 几种铝合金，铜，真的？ 和不锈钢板具有高反射率的特点。 切割这些材料时，特别注意调整焦点位置。 对于热导率焊接，较低热导率的材料需要比较高热导率的材料更小的功率。 例如，铬镍合金钢比结构钢所需的电力少，加工产生的热的吸收也少。 另一方面，铜、铝、真？ 等材料会因为吸收激光而产生大部分的热量。 由于热量从光束的目标点传导，热影响区域的材料难以熔化。24，热影响区激光火焰切割和激光熔断使切割材料边缘部发生材料变异。 加工低碳钢和无氧钢减少了热影响区的淬火。 高碳钢(60# )产生边缘区变硬的现象。 在硬轧铝合金中，热影响部分比其馀部分稍微软。 熔点热熔化气化温度、25、3.3不同材料的加工性、结构钢的材料用氧切割可以得到良好的结果。 使用CW模式激光器。 加工非常小的曲线控制系统改变进给速度时，调整激光功率和轴进给速度。 以氧为加工气体时，切割边缘稍微氧化。 对于厚度为4mm的板材，可以将氮气作为加工气体进行高压切割。 在这种情况下，切割边缘不会氧化。 复杂轮廓和小孔(直径小于材料厚度)必须在脉冲模式下切割。 这样可以避免切削尖角。 26，碳含量越高，切缘越容易淬火，角越容易淬火。 合金含量高的板材比低的板材更难切断。 经过氧化或喷砂处理的表面的切断品质更差。 板材表面馀热对切割结果有负面影响。厚度在10mm以上的板材，激光使用特殊极板，加工中在工件表面涂抹油可以取得良好的效果。 油膜可以减少炉渣附着在表面，大大帮助切断。 油膜不影响切割活动的效果。 为了消除张力，只切断二次处理的钢板。 沸腾条件下熔化的钢铁中的杂质成分实际上对切割结果有很大的影响。 为了切断表面干净的结构钢，Si0.04% :优先，激光加工好的Si0.25% :不适合激光切断，有可能得到更差的结果或不均匀的结果。 注意：对于达到St52的钢铁，符合DIN标准的容许量为Si0.55%。 这个指标对激光加工不太准确。 27、不锈钢必须切断不锈钢： 使用氧气，边缘可以氧化时。 如果使用氮气得到了没有氧化毛刺的边缘，则不需要进一步处理。 可以获得高激光功率，同时采用高压氮气可以获得远高于使用氧气的切割速度。 需要用氮气切割4mm以上的不锈钢，调节焦点位置以免毛刺。 重新设定焦点位置并降低速度，有可能得到漂亮的切口，当然小毛刺是不可避免的。 板材表面涂层油膜可获得较好的穿孔效果，而不会降低加工质量。 对于不锈钢，氧切割：5mm以上的厚板材，请降低进给速度，激光采用脉冲模式。 穿孔和切断采用相同的喷嘴高度。28、铝及其合金更适合连续模式切割。 尽管具有高反射率和热传导性，厚度为6mm以下的铝材仍可切割。 取决于合金类型和激光能力。 铝可以用氧切割，也可以用高压氮切割：用氧切割，切割面粗糙而硬。 虽然只出一点火焰，但是很难熄灭。 使用氮气时，切面平滑。 加工3mm以下的板材时，可以通过最佳调整得到实际上没有毛刺的切口。 更厚的板材会产生难以去除的毛刺。 纯铝纯度高，切割非常困难。 合金含量越高，材料越容易切割。 建议：仅在系统安装了“反射吸收”装置时切割铝材。 反射会破坏光学零件。 29，3.4激光脉冲模式， 30，1，连续切割又称为CW(ContinuousWave )切割法。 连续剪切法是连续产生振荡输出以剪切的方法。 切割低碳钢时，是切割速度最快的方法。 2 .脉冲切割法是断续地产生振荡输出来进行切割的方法。 脉冲切割法通过使投入材料的热量最小化，能够进行切割品质和尺寸精度良好的加工。 进行脉冲切断时，设定脉冲频率和脉冲占空比。 所谓脉冲频率，是指使激光束每秒几次ON、OFF，用Hz (赫兹)表示。 脉冲占空比是以百分比表示每1个脉冲(1次输出的ON和OFF )的激光束振荡时间的比率。31，3，在简单方面，连续切割速度优异。 但是切割质量不太好。 (由于对被切断材料的连续热输入成为过剩的热输入，因此影响切断品质、尺寸精度)脉冲切断品质良好。 然而，速度比连续切割慢。 例如，在4000发生器中，用CW切断12mm的低碳钢的速度是1800mm/min，但脉冲只有1000mm/min。 薄板这个差别越大。 一般来说，钢板的厚度超过16mm时，CW切割不太适用)选择切割方式的操作，在编制程序时一般会选择，也可以在机械上改变机械的参数进行选择。 32、3.5气体参数、气体参数中气体类型气压喷嘴直径、几何结构气压和喷嘴几何结构决定了边缘粗糙度和毛刺的产生。 加工气体的消耗取决于喷嘴直径和气压。 有关加工气体的详细信息，请参照维护手册气体控制一章。 切断气压在5bar以下为低压，20bar以下为高压。 常用的切割喷嘴是锥体状的圆形口。喷嘴与工件表面之间的间隔需要保持