激光切割設(shè)備與焊接設(shè)備基本相似,區(qū)別在于焊接需要使用激光焊槍?zhuān)腋餍枰褂眉す飧罹?也稱(chēng)割槍)。激光切割大多采用CO2激光切割設(shè)備,其主要由激光器、導(dǎo)光系統(tǒng)、數(shù)控運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)、割炬、抽煙系統(tǒng)等組成。激光切割的功參數(shù)主要有:
光束橫模
基模,也稱(chēng)高斯模,是切割最理想的模式,主要出現(xiàn)在功率小于1kW的小功率激光器。低階模,它與基模比較接近,主要出現(xiàn)在1~2kW的中等功率激光器。多模,是高階模的混合,出現(xiàn)在功率大于3kW的大功率激光器。
在相同功率下多模的聚焦性差,切割能力低,單模激光的切割能力由于多模。比如,300W的單模激光和500W的多模有同等的切割能力。常用材料的單模激光切割工藝參數(shù)見(jiàn)圖1;多模激光切割工藝參數(shù)簡(jiǎn)圖2。
激光功率
激光切割所需要的激光功率主要取決于切割類(lèi)型以及被竊材料的性質(zhì)。氣化切割所需要的激光功率最大,熔化切割次之,氧氣切割最小。激光功率對(duì)切割厚度、切割速度、切口寬度等有很大影響。一般激光功率增大所能切割材料的厚度也增加,切割速度加快,切口寬度也有所加大。
焦點(diǎn)位置
焦點(diǎn)位置,也就是離焦量,它對(duì)切口寬度影響較大。一般選擇焦點(diǎn)位于材料表面下方約1/3扳厚處切割深度最大,且口寬度最小。
焦點(diǎn)深度
切割較厚鋼板時(shí),應(yīng)采用焦點(diǎn)深度較大的光束,以獲得垂直度良好的切割面。焦點(diǎn)深度大,光斑直徑也增大,功率密度隨之減小,是切割速度降低。要保持一定的切割速度需要增大激光功率。切割薄板宜采用較小的焦點(diǎn)深度,這樣光斑直徑小,功率密度大,切割速度快。
輔助氣體
切割低碳鋼多采用噢作輔助氣體,以利用鐵-氧燃燒反應(yīng)熱促進(jìn)切割過(guò)程,而且切割速度快,切口質(zhì)量好,可以獲得無(wú)掛渣的切口。其壓力增大,動(dòng)能增加,排渣能力增強(qiáng);但壓力過(guò)大切割面反而會(huì)粗糙。另外氧氣的純度對(duì)切割速度有一定的影響。比如,氧氣純度降低2%,則切割速度就會(huì)降低50%。
噴嘴結(jié)構(gòu)
噴嘴的結(jié)構(gòu)形狀也影響激光切割質(zhì)量和效率,不同切割機(jī)采用不同形狀的噴嘴。常用的噴嘴形狀有:圓柱形、錐形、所方形等形狀。激光切割一般采用同軸(氣流與光軸同心)噴嘴,如氣流與光軸不同軸,那么在切割時(shí)易產(chǎn)生大量的飛濺。為保證切割過(guò)程的穩(wěn)定性,通常要減小噴嘴端面與工件表面的距離,一般為0.5~2.0mm,以便切割順利進(jìn)行。常用金屬材料激光切割的工藝參數(shù)見(jiàn)圖3。
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