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二氧化碳激光切割中的两种关键技术

2016-6-22 20:22| 发布者: 外协| 查看: 1| 评论: 0

摘要: 二氧化碳激光器是目前激光切割的常用设备,其激光器性能、激光束的参数以及数控系统都直接影响到切割效率和切割质量,尤其是对于切割精度较高或者厚度较大的零件。下面,我们就来介绍一些激光切割的关键技术,希望能 ...

二氧化碳激光器是目前激光切割的常用设备,其激光器性能、激光束的参数以及数控系统都直接影响切割效率和切割质量尤其是对于切割精度较高或厚度较大的零件下面,我们就来介绍一些激光切割的关键技术,希望能为执行此类操作的读者带来一定的帮助。

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焦点位置控制技术

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激光器拥有极高的能量密度,这是这种设备的最大优点之一。为了将这一优势挥到极致,我们需要尽可能缩小焦点光斑的直径。焦点光斑直径透镜的焦深成正比透镜距离工件越近,焦深越小,同时焦点光斑直径就越小。但是透镜也不可以离工件太近,因为激光切割的过程中会产生飞溅,透镜离工件太近容易造成损坏。因此,综合以上因素考虑,一般大功率二氧化碳激光切割设备广泛采用127到190毫米焦距,所形成的焦点光斑直径在0.1到0.4毫米。

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工业生产中常用的确定焦点位置方法有三种第一种是打印法使切割头下运动,在塑料板上进行激光束打印,打印直径最小处即为透镜的焦点第二种方法是斜板法水平拉动一个和垂直轴成一角度斜放的塑料板,激光束最小处即为透镜焦点第三种方法是蓝色火花法去掉喷嘴,吹空气,不锈钢板上脉冲激光,使切割头下运动,直至蓝色火花最大处即为透镜焦点。

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对于飞行光路的切割机,为了减小由于光束发散角引起的焦点直径变化,国内外激光切割系统制造商们研发了一些专用的装置,比如平行光管、独立移动透镜下轴、聚焦镜水压自动控制、xy方向补偿光路系统等,可以有效保证切割近端和远端时光程长度一致,避免焦点光斑尺寸发生改变。

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切割穿孔技术

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除了少数几种情况外,任何一种热切割技术都需要事先在工件上穿孔,然后再从小孔处进行切割加工。通常,打孔的任务都是由冲压设备来完成的,但是对于没有冲压设备的激光切割机又该怎么办呢?下面两种方法都是可行的。

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一是爆破穿孔技术。使用激光束连续照射材料照射中心形成一凹坑,然后与激光束同轴的氧流很快将熔融材料去除形成一个小孔。打出的孔大小与板的厚度有关,平均孔径为板厚的一半板厚越大,打出的孔径也就越大,同时精确性也越低。而且,由于穿孔所用的氧气压力与切割时相同,形成的飞溅较大。所以,爆破穿孔不适宜在较厚的板或者对精度要求较高的零件上使用。

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二是脉冲穿孔采用高峰值功率的脉冲激光使少量材料熔化或汽化,常用空气或氮气作为辅助气体,以减少因放热氧化使孔扩展,气体压力较切割时的氧气压力小。每个脉冲激光只产生小的微粒喷射,逐步深入,因此厚板穿孔时间需要几秒钟。一旦穿孔完成,立即将辅助气体换成氧气进行切割。这样穿孔直径较小,其穿孔质量优于爆破穿孔。但是,这种方法对激光器的输出功率和光束的时间以及空间特性要求较高,还需要有较可靠的气路控制系统,以实现气体种类、气体压力的切换及穿孔时间的控制。一般的横流二氧化碳激光器很难适应脉冲穿孔的要求。


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