激光切割效果是如何受辅助气压、激光功率、切割速度、焦点位置等参数影响的?

辅助气压的影响

激光切割加工中,辅助气压起到吹离熔渣、冷却材料、辅助燃烧等作用。辅助气体包括氧气、压缩空气、氮气和惰性气体等。

氧气能够参与金属燃烧,可以提高切割效率,适用于大多数金属的切割;惰性气体、空气适用于切割部分金属材料(如铝合金),能够防止材料燃烧。

如果辅助气体气压过高,材料表面会出现涡流,使除熔融物的能力减弱,导致切缝变宽,切割面粗糙;如果气压过低,则不能完全吹走熔融物,材料下表面就会粘附沾渣。因此,切割时应调节辅助气体压力,得到最佳的切割质量。

激光功率的影响

激光功率对切割速度、切缝宽度、切割厚度和切割质量都有较大的影响。功率大小根据材料特性和切割厚度而定。例如,熔点高(如合金)、切割表面反射率高(如铜、铝)的材料需要较大的激光功率。

切割速度的影响

理想中的切割速度会使切割面呈现比较平稳的线条,材料断面光滑,无毛刺。当辅助气体气压和激光功率一定时,切割速度与切缝宽度呈现出一种非线性的反比关系,当切割速度比较慢时,激光能量在切缝的作用时间延长,从而导致切缝宽度增大,或切缝下面过宽,切割质量和生产效率将大大降低。

加快切割速度,激光束能量在工件上的作用时间变短,这样便使得热扩散和热传导效应变小,从而切缝的宽度也相应变小。但当速度过快时,被切割的工件材料就会由于切割热量输入的不足出现切不透的情况。

焦点位置的影响

焦点位置是激光焦点到工件表面的距离,它直接影响到切面粗糙度、切缝的坡度和宽度以及熔融残渣的附着状况。如果焦点位置太超前,这样会使被切割的工件下端所吸收的热量增多,在切割速度和辅助气压一定的情况下,会导致被切割的材料和切缝附近被融化的材料呈液态在下表面流动,冷却后被熔化的材料则会呈球状沾附在工件的下表面;若位置滞后,被切割的材料下端面所能吸收的热量减小,这样切缝中材料就不能完全融化,在板材下表面就会粘附一些尖锐而短小的残渣。通常情况下,焦点位置应在工件表面或稍微偏下一点,但不同的材料要求不一样,切割碳钢时,焦点在板材表面时切割质量较好;而不锈钢切割时,焦点应在板材厚度的1/2左右时效果更佳。

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