激光切割工艺

1、激光技术培训、1。激光切割机介绍1。定义：(1)激光加工机床主要用于将板材切割成所需形状的工件。(2)利用激光束热能实现切割的设备，是指激光束照射工件表面时释放的能量熔化蒸发，达到切割雕刻的目的。它具有精度高、切割速度快、不受切割图案限制、自动排版、节省材料、切口平整、加工成本低等特点。它将逐步改进或取代传统的切割加工设备。2.激光切割机的主要部件：(1)激光器根据工作材料的种类可分为四类：固体激光器、气体激光器、液体激光器和半导体激光器。氦氖气体激光器产生的激光不仅易于控制，而且具有良好的方向性、单色性和相干性，因此被广泛应用于机械制造的精密测量中。在激光加工中，要求输出功率和能量很大。目前

2、，主要使用二氧化碳气体激光器和固态激光器，如红宝石、钕玻璃和钇铝石榴石(掺钕钇铝石榴石)。根据切割柜与工作台之间的相对运动方式，主机可分为以下三种类型：(1)在切割过程中，光束(由割炬发出)和工作台都在运动，一般光束沿Y方向运动，工作台沿X方向运动。(2)在切割过程中，只有光束(割炬)移动，工作台不移动。(3)在切割过程中，只有工作台在移动，而横梁(割炬)是固定的。(3)冷却系统(4)供气系统气源：瓶装空气、压缩空气(空气压缩机、冷干燥机)过滤装置管道(5)电源三相电压稳定5%电源不平衡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，光束经放大、整形、聚焦后作用于加工零件激光加工

3、系统激光加工系统主要包括床身、可在三维坐标范围内移动的工作台和机电控制系统。随着电子技术的发展，许多激光加工系统都采用计算机来控制工作台的运动，实现激光加工的连续工作。加工原理：将数字信息发送给专用或通用计算机，计算机对输入的信息进行处理和计算，并发出各种指令控制机床的伺服系统或其他执行元件，使机床能自动加工所需工件或产品。By金3015数控切割机主要技术参数：(1)切割面积：3048mm1524mm(2)z轴行程：70 mm (3)机床精度： 根据VDL/DGQ 3441: 0.1毫米/米(4)重复精度：0.05毫米(5)X，y轴最大定位速度：100米/分钟(6) X，y轴最大联动定位速度：

4、141米/分钟(7)最大轴向加速度：8米/S2，(8 NCS S 7020-R60B (11)工作台最大承载能力：750公斤(3000X1500X20mm毫米)(12)交换切割台时间：约30分钟机床精度VDL/DGQ3441测量长度：1米。切割精度与板材的厚度和质量有关。激光熔化切割在激光熔化切割中，工件局部熔化后，熔化的材料通过气流喷出。这个过程被称为激光熔化切割，因为材料的转移只发生在液态。与高纯度惰性切割气体耦合的激光束促使熔融材料离开狭缝，但是气体本身不参与切割。最大切割速度随激光功率的增加而增加，随板材厚度和熔化温度的增加而几乎成反比地降低。当激光功率不变时，限制因素是狭缝处的气压和

5、材料的热导率。激光熔化切割可以获得铁和钛的无氧化切割。对于钢材料，激光功率密度在104瓦/厘米2105瓦/厘米2和105瓦/厘米2之间，激光功率密度产生熔化但小于汽化。2.2激光火焰切割激光火焰切割和激光熔化切割的区别在于氧气被用作切割气体。在氧气和加热的金属之间的相互作用的帮助下，产生化学反应来进一步加热材料。由于这种效应，同样厚度的结构钢的切削速度可以高于熔化切削。另一方面，切割的质量可能比熔化切割的质量差。事实上，它会产生更宽的狭缝、明显的粗糙度、增加的热影响区和更差的边缘质量。加工精密模型和尖角时，激光火焰切割不好(尖角有燃烧的危险)。脉冲激光可以用来限制热影响。使用的激光功率决定切割

6、速度。当激光功率不变时，限制因素是氧气的供应和材料的热导率。2.3激光气化切割在激光气化切割过程中，材料在狭缝处气化，这需要很高的激光功率。为了防止材料蒸汽在狭缝壁上凝结，材料的厚度不得大大超过激光束的直径。因此，加工仅适用于必须避免移除熔融材料的应用。事实上，这种处理仅用于铁基合金的非常小的应用领域。当板厚不变时，最大切割速度与材料的气化温度成反比。所需的激光功率密度大于108瓦/平方厘米，取决于材料、切割深度和光束聚焦位置。假设有足够的激光功率，当板厚不变时，最大切割速度受到气体喷射速度的限制。激光切割示意图，激光切割的特点，(1)几乎所有的金属和非金属材料都可以用激光加工。(2)激光可以

7、聚焦成非常小的光斑，用于精细和精密的加工，如加工细小的狭缝和微孔。(3)利用反射镜将激光束送到远离激光器的隔离室或其他地方进行加工。(4)加工时不需要刀具，属于非接触加工，无加工变形。(5)不需要加工工具和特殊环境，便于自动控制和连续加工，加工效率高，加工变形和热变形小。激光切割技术，激光切割的几项关键技术是光、机、电的综合技术。激光束的参数、机床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：激光切割的优点之一是光束能量密度高，一般为10W/cm2，焦距(127-190毫米)广泛应用于大功率CO2激光切割的工业应用中。实际焦斑直径为0.1-0.4毫米.激光打孔技术：任何一种热

8、切割技术，除了少数情况，都可以从板材的边缘开始，一般需要在板材上打孔。激光切割机有两种基本的打孔方法：爆破打孔法和脉冲打孔法。喷嘴设计和气流控制技术：目前，激光切割用喷嘴采用简单的结构，即末端带有小圆孔的锥形孔，通常采用实验和误差法设计。根据对激光切割过程的分析，激光切割是熔化和汽化相结合的过程，影响其切割质量的因素很多。除了机床、加工材料等硬件因素外，其他软件因素也对其加工质量有很大影响。根据实际切割中存在的问题和激光切割本身的特点，研究这些软件因素对加工质量的影响是计算机辅助工艺设计的基本内容，包括以下几点：(1)冲孔点的选择，根据实际情况确定冲孔点的位置；辅助切割路径设置激光束半径补偿和

9、空转行程处理；通过优化板材布局，尽可能节约材料，提高板材利用率；结合零件排样问题的路径选择；路径经过考虑热变形等加工因素的影响。3.加工过程。“加工过程”是指激光束、加工气体和工件之间的相互作用。3.1切割过程，发生在切割之前。切割前使用的激光必须将工件加热到熔化和蒸发材料所需的温度。切割平面由一个几乎垂直的平面组成，该平面被加热同时，液化材料通过加工气体从工件的下部排出。在激光熔化切割中，液化材料与气体一起排出，这也保护狭缝不被氧化。连续熔化区沿着切割方向逐渐滑动。因此，获得了连续的狭缝。激光切割工艺的许多重要活动都发生在这一领域。对这些活动的分析可以获得激光切割的重要信息。这样，可以计算切

10、割速度，并且可以解释牵引线特性的形成。3.2材料特性，工件上切割活动的结果可能是整齐切割，或者相反，边缘粗糙或烧焦。影响切削质量的最重要因素是：合金成分，它在一定程度上影响材料的强度、比重、焊接性、抗氧化性和酸性。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，切割材料越困难(临界值为0.8碳)。以下类型碳钢的激光切割效果非常好：Q235、StW 22(低硅低碳铝镇静钢)。一般来说，材料的颗粒越细，切削刃的质量就越好。如果表面有锈斑或氧化层，切割轮廓会不规则，会出现许多断点。如果要切割波纹板，选择最大厚度切割参数。最常用的表面处理是镀锌、集中镀锌、涂漆、阳极氧化或覆盖层压塑料薄膜。

11、用锌处理的钢板边缘容易出现熔渣。对于涂漆板，切割质量取决于涂层产品的成分。如何处理油漆材料：在第一遍中，选择一组低功率参数(雕刻)，用于预燃烧和标记处理过的表面。第二遍选择一组材料切割参数。涂有层状材料的板材非常适合激光切割。为了使电容检测工作无故障，并使分层涂层获得最好的附着力，(以避免气泡)，分层边缘必须始终位于切割工件的上部。反射光束如何在工件表面反射取决于基本材料、表面粗糙度和处理。一些铝合金、铜、黄铜和不锈钢板具有高反射率。切割这些材料时，要特别注意调整焦点位置。导热焊接时，导热系数低的材料比导热系数高的材料需要更少的功率。例如，对于铬镍合金钢，所需的功率小于结构钢，并且加工产生的热

12、量吸收较少。另一方面，铜、铝和黄铜等材料会损失吸收激光产生的大部分热量。由于热量从光束的目标点传导出去，热影响区的材料更难熔化。热影响区的激光火焰切割和激光熔化切割将导致切割材料边缘区域的材料变化。加工低碳钢或无氧钢时，热影响区的淬火减少。对于高碳钢(60#)，边缘区域将被硬化。对于硬铝轧制合金，热影响区甚至比其他区域稍大一些。熔点、热熔和气化温度以及3.3不同材料的可加工性。当用氧气切割这种材料时，结构钢会得到更好的结果。使用连续波模式激光。当加工极小曲线的控制系统改变进给速度时，它调整激光功率以适应轴进给速度。当使用氧气作为加工气体时，切削刃会轻微氧化。对于厚度为4毫米的板材，氮气可用作高

13、压切割的加工气体。在这种情况下，切削刃不会被氧化。复杂轮廓和小孔(直径小于材料厚度)应通过脉冲模式切割。这可以避免切掉尖角。碳含量越高，就越容易淬火切削刃和烧坏拐角。高合金含量的板材比低合金含量的板材更难切割。氧化或喷砂处理的表面会降低切割质量。板表面的废热对切割结果有负面影响。对于厚度超过10毫米的板材，在加工过程中使用激光专用板材并给工件表面涂油可以获得更好的效果。油膜减少了粘在表面的熔渣，大大有助于切割。油膜会为了消除张力，仅切割二次处理后的钢板。沸腾状态下钢水中的杂质对切割效果有很大影响。为了切割表面洁净的结构钢，应遵循以下提示：Si0.04:首选，激光加工非常好；Si 0.25:不适

14、合激光切割，这可能导致更差或不一致的结果。注：对于满足St52的钢，根据DIN标准，允许量为Si0.55。该指标对于激光加工来说太不准确。在边缘氧化不重要的情况下，用氧气切割不锈钢是必要的。氮气用于获得没有氧化和毛刺的边缘，因此不需要进一步处理。通过使用高激光功率和高压氮气，可以获得等于或高于氧气的切割速度。为了用氮气切割4毫米以上的不锈钢而不产生毛刺，需要调整焦点位置。如果重新设置焦点位置并降低速度，可以获得干净的切口，但不能避免小毛刺。在钢板表面涂上油膜可以在不降低加工质量的情况下获得更好的穿孔效果。对于不锈钢，请选择：氧气切割：对于5毫米以上的厚板，降低进给速度，激光采用脉冲方式。穿孔和

15、切割时使用相同的喷嘴高度。铝铝及其合金更适合于连续切削。尽管铝的反射率和导热率很高，但厚度小于6毫米的铝可以切割，这取决于合金类型和激光能力。铝可以用氧气或高压氮气切割：用氧气切割时，切割表面粗糙坚硬。只产生一点火焰，但很难消除它。当使用氮气时，切割表面是光滑的。当加工厚度小于3毫米的板材时，经过优化调整后，可以获得几乎无毛刺的切割。对于较厚的板，会出现难以去除的毛刺。纯铝由于纯度高，很难切割。合金含量越高，切割材料就越容易。建议：只有当“反射和吸收”装置安装在系统上时，才能切割铝。否则，反射会损坏光学元件。3.4激光脉冲模式，1。连续切割也称为连续波切割方法。连续切割法是通过连续产生振荡输出

16、进行切割的方法。切割低碳钢时，它是切割速度最高的方法。2.脉冲切割法是一种间歇产生振荡输出的切割方法。脉冲切削法通过将输入材料的热量减少到最小，可以以良好的切削质量和尺寸精度进行加工。进行脉冲切割时，应设置脉冲频率和脉冲占空比。脉冲频率是指在一秒钟内打开和关闭激光束几次，以赫兹表示。脉冲占空比是指每个脉冲的激光束振荡时间(一个输出开启和关闭)的比率，用百分比表示。简单地说，连续切割的优势在于它的速度。但是切割质量不是很好。(对切割材料的持续热输入变成过量热输入，影响切割质量和尺寸精度)，脉冲切割的切割质量良好。但是速度比连续切割慢。(例如，使用4000发电机，12毫米低碳钢的连续切割速度为1800毫米/分钟，但脉冲仅为1000毫米/分钟。板越薄，间隙越大。一般来说，如果钢板厚度超过16毫米，连续切割不适用。)选择切割模式的操作通常是在执行程序时选择的，或者可以通过改变机器上的机器参数来选择。3.5气体参数，包括：气体类型气体压力喷嘴直径和几何结构气体压力和喷嘴几何结构决定边缘粗糙度和毛刺的形成。工艺气体消耗取决于喷嘴直径和气体压力。有关工艺气体的更多信息，请参阅“维护手册气体控制”一章。切割压力低于5巴为低压，高达20巴为高压。常用的切割喷嘴是锥形的圆形口。喷嘴和工件表面之间的距离必须尽可能小。距离越小，有效冲击槽壁的气体质量越