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激光聚焦焦点,切出高质量产品 激光焦点、切割质量 670 13

任何板材在切割下料前,都必须先调整好激光焦点与切割材料的距离。不同的焦点位置往往会导致切割材料断面细腻程度不同,底部挂渣不同,甚至无法切断材料;切割工件不同,材料不同,激光切割机焦点的位置选择也会不同,那么该如何正确选择呢?同时为了切割出高质量的板材、保证激光切割设备的正常运行,在设备工作前做好相关的检测工作也必不可少。

正焦点切割

正焦点切割即切割焦点在工件上面,将焦点定位在切割材质的上方。对于碳钢氧气切割,适用于采用正焦点,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。对于万瓦激光器脉冲方式切割不锈钢厚板,采用正焦点切割质量稳定,有利于排渣且不容易反蓝光,如图1 所示。

图1 12000W 激光器正焦点切割碳钢效果

负焦点切割

负焦点切割即切割焦点在工件里面,这种模式下由于焦点远离切割表面,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。切割不锈钢时,适于采用负焦点切割,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,如图2 所示。

图2 6000W 激光器负焦点切割不锈钢效果

零焦点切割

零焦点切割即切割焦点在工件表面,这种切割方式一般贴近焦点的切割面相对光滑,而远离切割焦点的下表面则显得粗糙。这种情况主要用于连续激光器切割薄板和脉冲激光器高峰值功率汽化方式切割金属箔层。

图3 2000W 激光器零焦点切割碳钢薄板效果

大检查让切割更优秀

(1)镜片清洁度。万瓦切割头镜片对万瓦激光切割机很重要,其洁净程度直接影响激光切割机的加工性能和质量。如果镜片脏污,不但影响切割效果,还会进一步造成切割头内部和激光器输出头烧毁。切割前的提前排查,可以避免严重的损失。红光检测法见表1。

表1 红光检测法

(2)同轴调试。喷嘴出口孔与激光束的同轴度是影响切割质量优劣的重要因素之一,如果喷嘴与激光不同轴,轻微的情况会影响切割面效果不一致,严重的情况激光会打到喷嘴上,造成喷嘴发热和烧毁。同轴调试法见表2。

表2 同轴调试法

(3)检查光斑分布。光斑形态直接反馈激光能量的横向分布。光斑圆度表示光斑在不同方向上能量分布的均匀性,圆度高的光斑各个方向能量分布一致切割时可保证各个方向切割面的光洁度和切割速度的一致性,保证切割产品质量。光斑分布检查法见表3。

表3 同轴调试法

(4)喷嘴发热范围测试。万瓦激光器切割碳钢厚板最大的问题是喷嘴发烫,因此切割前需测试不同尺寸喷嘴在不同焦点位置满功率出光时,喷嘴发热情况。测试前要调节同轴,使光斑处于喷嘴中心输出;切割安装喷嘴冷却气。

测试方法:切割头出光下方放置铁质水桶(内盛适量水);先吹辅助气体(气体类型及气压按照实际切割所需气体),满功率出光30 秒,测量喷嘴温度变化。改变焦点位置,按照以上方法继续测试;更换喷嘴尺寸,按照以上方法继续测试;汇总不同喷嘴发热情况,为后续切割工艺调试提供参考。若喷嘴不发热范围很窄,则检查切割头、喷嘴、镜片及激光器问题,排查问题后,方可进行下一步切割板材工艺调试。

结束语

激光切割焦点正负的选择,不是由切割板材材质(不锈钢、碳钢)决定,而是由切割方式(氧化切割、熔化切割)决定。激光切割机加工不同的工件需要对应使用不同的焦点模式,由于不同类型的切割头焦点位置和调节方式不同,用户可根据正负焦点在切割不锈钢、碳钢时的不同效果,结合自身的加工需求,来选择合适的焦点切割方式,才能够更大的发挥出激光切割机的性能优势。

 

 

 

 

来源:公众号@钣金与制作

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激光聚焦焦点,切出高质量产品 激光焦点、切割质量 发布于2020-07-20 11:12 670次阅读

任何板材在切割下料前,都必须先调整好激光焦点与切割材料的距离。不同的焦点位置往往会导致切割材料断面细腻程度不同,底部挂渣不同,甚至无法切断材料;切割工件不同,材料不同,激光切割机焦点的位置选择也会不同,那么该如何正确选择呢?同时为了切割出高质量的板材、保证激光切割设备的正常运行,在设备工作前做好相关的检测工作也必不可少。

正焦点切割

正焦点切割即切割焦点在工件上面,将焦点定位在切割材质的上方。对于碳钢氧气切割,适用于采用正焦点,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。对于万瓦激光器脉冲方式切割不锈钢厚板,采用正焦点切割质量稳定,有利于排渣且不容易反蓝光,如图1 所示。

图1 12000W 激光器正焦点切割碳钢效果

负焦点切割

负焦点切割即切割焦点在工件里面,这种模式下由于焦点远离切割表面,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。切割不锈钢时,适于采用负焦点切割,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,如图2 所示。

图2 6000W 激光器负焦点切割不锈钢效果

零焦点切割

零焦点切割即切割焦点在工件表面,这种切割方式一般贴近焦点的切割面相对光滑,而远离切割焦点的下表面则显得粗糙。这种情况主要用于连续激光器切割薄板和脉冲激光器高峰值功率汽化方式切割金属箔层。

图3 2000W 激光器零焦点切割碳钢薄板效果

大检查让切割更优秀

(1)镜片清洁度。万瓦切割头镜片对万瓦激光切割机很重要,其洁净程度直接影响激光切割机的加工性能和质量。如果镜片脏污,不但影响切割效果,还会进一步造成切割头内部和激光器输出头烧毁。切割前的提前排查,可以避免严重的损失。红光检测法见表1。

表1 红光检测法

(2)同轴调试。喷嘴出口孔与激光束的同轴度是影响切割质量优劣的重要因素之一,如果喷嘴与激光不同轴,轻微的情况会影响切割面效果不一致,严重的情况激光会打到喷嘴上,造成喷嘴发热和烧毁。同轴调试法见表2。

表2 同轴调试法

(3)检查光斑分布。光斑形态直接反馈激光能量的横向分布。光斑圆度表示光斑在不同方向上能量分布的均匀性,圆度高的光斑各个方向能量分布一致切割时可保证各个方向切割面的光洁度和切割速度的一致性,保证切割产品质量。光斑分布检查法见表3。

表3 同轴调试法

(4)喷嘴发热范围测试。万瓦激光器切割碳钢厚板最大的问题是喷嘴发烫,因此切割前需测试不同尺寸喷嘴在不同焦点位置满功率出光时,喷嘴发热情况。测试前要调节同轴,使光斑处于喷嘴中心输出;切割安装喷嘴冷却气。

测试方法:切割头出光下方放置铁质水桶(内盛适量水);先吹辅助气体(气体类型及气压按照实际切割所需气体),满功率出光30 秒,测量喷嘴温度变化。改变焦点位置,按照以上方法继续测试;更换喷嘴尺寸,按照以上方法继续测试;汇总不同喷嘴发热情况,为后续切割工艺调试提供参考。若喷嘴不发热范围很窄,则检查切割头、喷嘴、镜片及激光器问题,排查问题后,方可进行下一步切割板材工艺调试。

结束语

激光切割焦点正负的选择,不是由切割板材材质(不锈钢、碳钢)决定,而是由切割方式(氧化切割、熔化切割)决定。激光切割机加工不同的工件需要对应使用不同的焦点模式,由于不同类型的切割头焦点位置和调节方式不同,用户可根据正负焦点在切割不锈钢、碳钢时的不同效果,结合自身的加工需求,来选择合适的焦点切割方式,才能够更大的发挥出激光切割机的性能优势。

 

 

 

 

来源:公众号@钣金与制作