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华科机电激光学习文件成都市众望达科技有限公司成都市众望达管理咨询有限公司方案老师：曹老光切割效率分析鱼骨图名词解释镜片的安装和清洗激光切割常见的问题处理和参数设置分析试验方法切割参数对照表案例目录环环境脏乱差噪声大硬件设备没保障光照不合理法操作随意操作不科学动作不经济缺乏标准作业机维修不及时维修水平不高空转现象维修、保养制度不健全料备料搬运不及时搬运设备落后搬运混乱来料不均匀料库管理不善人生理、心理疲劳纪律性素养差异操作水平各异效率低激光切割效率分析鱼骨图1、进给速度：激光束在当前点的持续切割时间与切割头在材料平面上的移动速度成反比。速度越高，持续时间越短，反之亦然。有时一些几何参数也会影响速度，比如时间相近的情况下，如果切割部件空间太小则会导致材料的热累积。2、切割头高度：激光束通过透镜在喷嘴的下方聚焦，焦点处的功率密度最大。因此，切割头距切割表面的高度不仅影响平面聚焦面积，同时影响在当前点的能量密度。3、基光电流：直接决定激光束的功率。比值为100%时，激光束的功率最大。4、激光脉冲频率：除了连续激光束，还会用到脉冲激光束，也就是持续快速开关的激光束。通过调节其占空比来调节其功率以实现一些特殊功能。5、激光脉冲占空比：即脉冲激光一个周期中持续开状态的时间所占百分比与激光功率成正比。占空比为100%时，即一个周期内全开，即是连续激光。6、激光电源：激光电源分为几个部分来提供能量，需要时有些单独关闭来减少激光的功率。7、激光功率调制：为了配合不同的切割速度，用专门的设备来随时调节激光功率。比如：切割方向改变时，切割头平移速度会出现比直线切割时低，这段如果没有功率的实时调节，则会出现当段的能量释放过高影响切割质量;所以需要用调制器来降低激光功率，以适应拐角切割的需要。8、辅助气体：由喷嘴射出，使切割头免受烟尘侵扰，以提高切割质量。虽然此因素跟激光功率和当前点切割的持续时间没有关系，但是对于金属切割任是很重要的一个因素;有几种不同的气体可供选择以适应不同材料的切割需求。名词解释镜片安装及清洗安装或者更换保护镜片的方法安装光学镜片前要注意：穿戴干冷，用肥皂或者洗洁精清洁双手，并戴上白色干冷较薄的手套；严禁用手的任何部位接触镜片；取镜片时，应戴上手套，并从镜片的侧面拿取，不要直接触摸到镜片镀膜表面上。组装镜片时，不要用口对着镜片吹气；镜片应平稳放置在清洁的桌面上，下面垫上几张镜头纸。取镜片时应尽量小心，防止碰伤和摔伤，并且在镜片的镀膜表面，不能施加任何力；安装镜片的镜座应清洁干冷，用干冷的空气喷枪清理镜座里的灰尘及污物，然后，将镜片取出，轻轻地放入镜座里。在将镜片安装到镜座时，固定镜片不要用太大的力量，以免镜片破裂，从而影响镜片的使用导命。清洁保护镜片的步骤不同的镜片，清洁的方法是不同的。当保护镜片拿离镜座时，使用镜头纸清洁；当清洗聚集镜和扩束镜组件时，应使用进口棉签清洁。用擦镜纸清洁保护镜片的步骤：用吹气球吹掉保护镜片表面的灰尘；用异丙醇或者丙酮沾湿擦镜纸清洁保护镜片的表面，切忌用干燥的擦镜纸直接在镜片表面上拖拉，而应该将擦镜纸平放在镜片的表面，滴上2～3滴高纯度异丙醇或者高纯度丙酮，向操作者方向水平地将擦镜纸慢慢抽出，反复上述操作几次，直到保护镜片表面干冷为止；若镜片表面面比较脏时，可将镜头纸对折2～3次，反复上述步骤，直到镜片表面干冷为止。用进口棉签清洁保护镜片的步骤：先用吹气球吹掉保护镜片表面上的灰尘；再用干冷的进口棉签去掉污物；用新的沾有高纯度异丙醇或丙酮的进口棉签从镜片中心做圆周运动擦洗镜片，每擦完一周后，换另一干冷棉签，重复上述操作，直到镜片干冷为止，千万不要用已经使用过的棉签来进行操作；当心不要划伤镜片表面。光学镜片的储存方法光学镜片妥善储存，可以保持镜片的质量完好。储存环境温度10～30℃，不可将镜片放入冷藏室或者类似的环境，否则取出时冷凝结霜，容易损伤镜片；储存环境的温度不大于30℃，否则会影响镜片表面的镀膜。将镜片保存在盒内，镜片应放置于不振动的环境，否则容易造成镜片的变形，从而影响镜片的使用性能。激光切割确定焦点的位置焦点位置的影响焦点位置的变化会引起照射在加工材料表面的光束直径和射入加工材料的入射角的变化。其结果是影响切缝的形成状态及切缝内光束的多重反射状态。这些切割现象又会对切缝内的辅助气体、熔融金属的流动状态产生影响。不同焦点位置切割效果示意图激光切割确定焦点的位置正焦点切割特点切割焦点在工件表面上方。此时加工材料表面的激光束照射范围变宽，切缝内的光束出现扩散角，使切缝宽度扩大。适用切割类型碳钢氧气切割，适合采用正焦点切割。工件底部比上表面切幅更大，有利于排渣，有利于氧气到达工件底部参与充分的氧化反应。一定焦点范围内，正焦点越大，板材表面光斑尺寸越大，割缝四周预热及热量补充更充分，碳钢切割面越光滑，越亮。激光切割确定焦点的位置零焦点切割特点切割焦点在工件表面。此时可以在加工材料表面得到最大的能量密度，熔融范围比较窄。适用切割类型零焦点切割主要适用于汽化方式切割金属薄板。激光切割确定焦点的位置负焦点切割特点切割焦点在工件表面下方。焦点远离切割表面，切幅相对比切割点在工件表面大，同时需要的切割气流要大，温度要足。在板厚方向上越向焦点位置靠近，熔融能力就越大，之后产生逆坡度。适用切割类型切割不锈钢时，适合采用负焦点切割。切割面纹路均匀，断面较好。切割前的板材穿孔，由于穿孔有一定高度，穿孔采用负焦点。可以保证穿孔位置光斑尺寸最小，能量密度最大，并且穿孔位置越深，负焦点越大当碳钢板底部牵引线发生较大偏移，且底部切口明显很宽时，有四种可能会造成这种情况，第一是切割速度太快需要降低切割速度，第二是激光功率太低需要提高激光功率，第三是氧气气压太低需要加大气压，第四是焦点设置的太高需要降低焦点。当碳钢板底面上有熔渣形成了毛刺，该毛刺成点滴状且容易去除时，有三种可能会造成这种情况，第一是切割速度太快需要降低切割速度，第二是是氧气气压太低需要加大气压，第三是焦点设置的太高需要降低焦点。当碳钢板底部有连在一起的金属毛刺且容易整坑去除时，是因为切割时焦点设置太高，需要降低焦点。当碳钢板底部有很难除去的毛刺时，有四种可能会造成这种情洗，第一是切割速度太快需要降低切割速度，第二是氧气气体不纯需要更换更纯的气体，第三是氧气气压太低需要加大气压，第四是焦点设置的太高需要降低焦点。当碳钢板只有一边上有毛刺时，有两种可能会造成这种情况，第一是同轴不正需要调整同轴位置，第二是喷嘴有缺陷需要更换新的喷嘴。当碳钢板没切透，材料从上面排出时，有两种可能会造成这种情况，第一是切割时功率太低需要提高功率，第二是切割时速度太快需要降低切割速度。使用者在遇到这种状况时应立即按下暂停按钮，以防止熔渣飞溅，伤到镜片。当碳钢板切割表面不光滑时，有四种可能会造成这种情况，第一是氧气气压太高需要减小气压，第二是使用了直径太大的喷嘴需要更换合适的喷嘴，第三是切割的速度较慢需要提高速度。当碳钢板底部无毛刺，但是牵引线很倾斜时，是切割速度太快造成的，需要降低切割速度。当碳钢板切割表面有弹坑时，有四种可能会造成这种情况，第一是氧气气压太高，需要减小气压，第二是切割速度太慢需要提升切割速度，第三是切割时的焦点太高需要降低焦点，第四是板材问题，可能板材表面太锈或纯度不够也可能切割造成板材过热。工艺参数调整工艺参数的调整是一件复杂的工作，需要使用者长期的练习并积累经验，本节仅对几种常见的缺陷情洗进行分析和解决氧气切割碳钢的缺陷分析当不锈钢底部有点滴状的大小规则的毛刺时，有两种可能会造成这种情洗，第一是焦点太低需要抬高焦点，第二是切割时速度太快需要降低切割速度。当不锈钢底部有很长且不规则的绅丝状毛刺时，有四种可能会造成这种情洗，第一是切割时的速度太快需要降低切割速度，第二是切割时的焦点太高，需要降低焦点，第三是切割时的氧气压力太低需要加大气压，第四是板材过热需要冷却材料。当不锈钢底部只有一侧产生长的不规则毛刺时，除了上述四点，还有两种可能，第一是同轴不正需要调整同轴，第二是喷嘴有缺陷需要更换新的喷嘴。当不锈钢表面的切割边缘发黄时，说明了氮气气体纯度不够，需要使用纯度更高的氮气。当不锈钢没切透，材料从上面排出时，有两种可能会造成这种情况，第一是切割时功率太低需要提高功率，第二是切割时速度太快需要降低切割速度。使用者在遇到这种状况时应立即按下暂停按钮，以防止熔渣飞溅，伤到镜片。工艺参数调整工艺参数的调整是一件复杂的工作，需要使用者长期的练习并积累经验，本节仅对几种常见的缺陷情洗进行分析和解决高压氮气切割不锈钢的缺陷分析不锈钢类：（离焦量根据板厚调整）①：焦点越上它的切割面越亮。②：下表面挂硬渣是：焦点太上、速度太慢、气压太小。③：焦点越下它的切割面越粗糙。④：下表面挂软渣是：焦点太下、速度太快、气压过大、功率过高。⑤：切不透是：焦点不对、功率过低、速度太快。碳钢类：（离焦量根据板厚调整）下表面挂硬渣是：①：焦点太下；②：气压太小；③：功率过小；④：速度太快。切割面粗糙是：①：焦点太上；②：气压太大；③：功率过大；④：材料问题。激光切割常见的问题处理和参数设置一：切割碳钢时喷嘴与镜片的选择：①：镜片的选择：切割1-8mm的碳钢时选用（5英寸）的镜片。切割8-10mm的碳钢时选用（7.5英寸）的镜片。②：喷嘴的选择：切割1-6mm的碳钢时选用（Φ1.4）的喷嘴。切割6-10mm的碳钢时选用（Φ2.0）的喷嘴。二：切割不锈钢时喷嘴与镜片的选择：①：镜片的选择：切割1-4mm的不锈钢时选用（5英寸）的镜片。切割4-6mm的不锈钢时选用（7.5英寸）的镜片。②：喷嘴的选择：切割1-3mm的不锈钢时选用（Φ1.5）的喷嘴。切割时（氮气压力）10kg-13kg切割3-4mm的不锈钢时选用（Φ2.0）的喷嘴。切割时（氮气压力）13kg-15kg切割5-6mm的不锈钢时选用（Φ2.5）的喷嘴。切割时（氮气压力）14kg-16kg切割喷嘴与镜片的选择(参数案例)切割孔的大小（区分材质与厚度）①切割8㎜之内的碳钢类板材，孔径不能小于板材的厚度，切割10㎜之内的板材，孔径不能小于板材厚度的1.2倍。②切割4㎜之内的不锈钢板材，孔径不能小于板材的厚度，切割4㎜以上的板材，孔径不能小于板材厚度的1.2倍。③如果孔径超过以上范围，就使用脉冲切割或进行打标处理。脉冲切割（相对于连续波切割）①速度为连续波的30-50%。②功率相对于连续波要大一点。③气压相对于连续波要大2倍左右。穿孔使用连续波穿孔的方式（适用切割碳钢）①正常穿孔：适用于切割5㎜以下的碳钢时使用。②渐进式穿孔：适用于切割6-8㎜的碳钢时使用。（须修改相应参数P990012）③强力穿孔：适用于切割10-12㎜的碳钢时使用（暴孔方式）。穿孔高度不低于切割高度；穿孔气压不低于1.0。切割参数案例引入线的参数（适用切割不锈钢）①切割1-3㎜的不锈钢时采用单一的（切小圆或减速）方式。②切割3-6㎜的不锈钢时采用两项的（切小圆或减速）方式。③切小圆的气压比切割用的气压大1.5倍。暴孔①穿孔时间不够②气压过大③焦点不对④穿孔高度过低⑤脉冲频率不一致⑥功率过大激光切割常见的问题处理和参数设置问题一：不锈钢拐角挂渣。解决办法：拐角倒圆，降低焦点，加大气压。问题二：不锈钢整体挂硬渣。解决办法：降低焦点、加大气压、加大割嘴；焦点不可过低，气压也不可过大，否则会导致断面分层和面粗糙。问题三：切不锈钢整体挂颗粒状软渣。解决办法：增加切割速度，降低功率。问题四：切割快结束时的断面挂渣。解决办法：检查气源是否有供应不足或流量不够的现象。问题五：断面纹路很大，斜纹。解决办法：降低功率，降低速度，焦点位置下移，减小气压。问题六：氧气切碳钢底部牵引线较大偏移，底部切口宽。解决办法：减小进给速率，增加功率，加大气压，降低焦点。问题七：氧气切碳钢只在一面上有毛刺。解决办法：喷嘴对中，或换喷嘴。激光切割常见的问题处理和解决办法1.粗糙度激光切割断面会形成垂直的纹路，纹路的深度决定了切割表面的粗糙度，越浅的纹路，切割断面就越光滑。粗糙度不仅影响边缘的外观，还影响摩擦特性，大多数情况下，需要尽量降低粗糙度，所以纹路越浅，切割质量就越高。解决方案切割碳钢一般会遇到薄板断面不够光亮、厚板断面粗糙等问题。一般而言1000W激光器可以把不超过4mm碳钢切的光亮，2000W是6mm、3000W是8mm。2.毛刺毛刺的形成是决定激光切割质量的一个非常重要的影响因素，因为毛刺的去除需要额外的工作量，所以我们能够通过毛刺的量和程度直观判断切割的质量。解决方案首先检查激光输出是否有问题，打的光斑是不是很圆、光斑与喷嘴中心孔是否同轴。圆形光斑说明激光能量的横向分布是均匀的，经过透镜聚焦之后形成的光点能量分布也更均匀一些，切割质量才好；光斑与喷嘴中心孔的同轴性越好，切割质量越好。其次，检查激光传输过程中的镜片和透镜是否有细小颗粒、灰尘、飞溅残渣等影响切割质量的物体，透镜是否有肉眼不易发现的细小裂痕，这些都会影响激光功率的传输。以上两点检查完毕，才能确定激光本身是否是良好的。之后才是工艺参数方面的调整。不锈钢激光切割后产生的毛刺有一定硬度，去除非常耗时，还影响工件美观。最好是从根源上解决：气体的纯度很关键，最好不要用钢瓶气。其次是把切割参数调到最佳，气压流量、焦距切割速度等都要经过多次调整。设备+气体+参数（调整到最佳）=少毛刺切割工件影响激光切割质量的5大因素及解决方案3.变形激光切割中，沿着切口附近的区域被加热。同时，金属的结构发生变化。例如，一些金属会发生硬化。凹陷和腐蚀对切割边缘的表面有不利影响，影响外观，它们出现在一般本应避免的切割误差中。如果切割使得部件急剧加热，它就会变形。解决方案精细加工中这一点尤为重要，因为这里的轮廓和连接片通常只有十分之几毫米宽。控制激光功率以及使用短激光脉冲可以减少部件变热，避免变形。4.未切透激光切割是一个复杂的过程，在切割过程中经常会遇到切不透的情况。造成样板切不透的原因有很多，最常见的就是激光的功率下降或者灯管老化使得激光束的能量不够，造成样板切不透。切割速度过快、聚焦镜片损坏使得聚焦效果差、光路不正、电压不稳定这些都是激光切割切不透的原因。当然还有许多因素造成样板切不透，如材料自身的问题、辅助气体的气压不够、冷却系统的水浑浊散热效果差等。解决方案（1）要适当降低切割速度，及时合理地清洗受污染的反射镜，更换聚焦镜片。（2）对于光路不正的问题可以重新调整光路，调整焦距直到激光在纸上打出与喷嘴中心同心的光斑。（3）在切割铜铝时最好提前打磨其表面或涂吸光材料来应对反光率高的问题。（4）定时清理喷嘴内的异物，增大辅助气体的压力，及时更换冷却系统的蒸馏水。影响激光切割质量的5大因素及解决方案5.材料变色不锈钢在切割时切口附近颜色的变化主要是因为高温下材料的氧化。不锈钢不仅属于耐高温材料，由于其导热性较差，它还属于保温材料。当我们在切割这些材料时，由于其导热较慢便会在切口附近产生并累积较高的温度，于是高温下的不锈钢在空气中便出现了氧化现象。温度不同，氧化深度也有所不同，产生的颜色便也不尽相同。除此之外，切割速度过慢、焦点不正确以及气体纯度低等都会使板材出现表面变色。解决方案（1）材料太热，冷却材料。（2）进给速率太低，增加进给速率。（3）材料与激光头焦距不对，用定位器测试，调整焦距。（4）气压太低，加大气压。（5）氮气里含有氧气杂质，使用质量好、纯度高的氮气。影响激光切割质量的5大因素及解决方案

根据影响激光切割质量的因素分析，选择厚度为1.0～3.