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　　新天激光——光纖激光切割機(jī)

激光切割機(jī)的應(yīng)用越來(lái)越普及。怎么利用激光技術(shù)生產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)高效的產(chǎn)品，需要激光切割機(jī)操作人員學(xué)習(xí)相關(guān)知識(shí)，更重要的是要在實(shí)踐中不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)。我們先來(lái)了解幾種常用的激光切割技術(shù)參數(shù)。

1. 專用設(shè)備。
為了減少聚焦前光束尺寸變化引起的聚焦光斑尺寸變化，國(guó)內(nèi)外激光切割系統(tǒng)制造商提供了一些特殊裝置供用戶選擇：
（一）平行光管。這是一種常用的方法，即在CO2激光器的輸出端增加一個(gè)平行光管進(jìn)行擴(kuò)束處理。聚焦前光束尺寸幾乎是均勻的。
(2) 切割頭上增加了一個(gè)獨(dú)立的活動(dòng)透鏡的下軸，它和控制噴嘴到物料表面的距離（距離）的Z軸是相互獨(dú)立的兩個(gè)部分。當(dāng)工作臺(tái)移動(dòng)或光軸移動(dòng)時(shí)，光束的F軸同時(shí)從近端向遠(yuǎn)端移動(dòng)，因此光束聚焦后的光斑直徑在整個(gè)加工區(qū)域內(nèi)保持一致。
（3）控制調(diào)焦鏡（通常為金屬反射式調(diào)焦系統(tǒng)）的水壓。如果聚焦前的光束尺寸變小，焦斑直徑變大，則自動(dòng)控制水壓來(lái)改變聚焦曲率，使焦斑直徑變小。
(4) 在飛行光路切割機(jī)上增加了x、y方向的補(bǔ)償光路系統(tǒng)。也就是說(shuō)，當(dāng)切割遠(yuǎn)端的光路增加時(shí)，補(bǔ)償光路縮短。相反，當(dāng)在切割的近端的光路減小時(shí)，補(bǔ)償光路增加，以保持光路長(zhǎng)度一致。
2. 切割和射孔技術(shù)。
任何一種熱切割技術(shù)，除了少數(shù)情況下可以從板的邊緣開始，一般都必須在板上打一個(gè)小孔。早些時(shí)候在激光沖壓復(fù)合機(jī)上，使用沖床沖孔，然后使用激光從小孔中切割。沒有打孔裝置的激光切割機(jī)有兩種基本的打孔方法：
（一）爆破射孔：（爆破鉆孔），材料被連續(xù)的激光照射，在中心形成一個(gè)坑，然后熔融材料被與激光束同軸的氧氣流迅速清除，形成一個(gè)孔。一般來(lái)說(shuō)，孔的大小與板的厚度有關(guān)。爆破穿孔的平均直徑為板厚的一半。因此，較厚板材上的爆破穿孔直徑較大且不圓，因此不適合用在要求較高的零件上（如油篩縫管），只能用在廢鋼上。另外，由于穿孔時(shí)所用的氧氣壓力與切割時(shí)的氧氣壓力相同，飛濺較大。
（2）脈沖穿孔:（脈沖鉆削）采用高峰值功率脈沖激光熔化或蒸發(fā)少量材料。空氣或氮?dú)獬Ｓ米鬏o助氣體，以減少因放熱氧化引起的孔膨脹。切割過(guò)程中的氣體壓力低于氧氣壓力。每一個(gè)激光脈沖只產(chǎn)生逐漸穿透的小粒子射流，所以需要幾秒鐘才能穿透一個(gè)厚板。一旦穿刺完成，立即將輔助氣體切換到氧氣進(jìn)行切割。這樣的射孔直徑較小，其射孔質(zhì)量?jī)?yōu)于爆破射孔。用于此目的的激光器不僅應(yīng)具有高輸出功率。更重要的是光束的時(shí)間和空間特性，所以一般的橫流CO2激光器不能滿足激光切割的要求。
此外，脈沖射孔還需要一個(gè)更可靠的氣路控制系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)氣體種類和氣體壓力的切換和射孔時(shí)間的控制。在脈沖穿孔的情況下，為了獲得高質(zhì)量的切割，應(yīng)注意從工件靜止時(shí)的脈沖穿孔到工件恒速連續(xù)切割的過(guò)渡技術(shù)。從理論上講，加速段的切割條件通常可以改變：如焦距、噴嘴位置、氣體壓力等，但在實(shí)際操作中，由于時(shí)間太短，改變上述條件的可能性不大。
3. 噴嘴設(shè)計(jì)和氣流控制技術(shù)。
當(dāng)激光切割鋼材時(shí)，氧氣和聚焦的激光束通過(guò)噴嘴射向待切割的材料，從而形成空氣射流。對(duì)氣流的基本要求是進(jìn)入切口的氣流要大，速度要高，以便充分氧化，使切口材料充分進(jìn)行放熱反應(yīng)。同時(shí)，有足夠的動(dòng)量將熔化的材料噴射出來(lái)。因此，除了光束的質(zhì)量及其控制直接影響切割質(zhì)量外，噴嘴的設(shè)計(jì)和氣流的控制（如噴嘴壓力、工件在氣流中的位置等）也是非常重要的因素。用于激光切割的噴嘴采用簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)，即一個(gè)錐形孔，末端有一個(gè)小圓孔。設(shè)計(jì)通常采用試錯(cuò)法。
由于噴嘴一般由紫銅制成，其體積小，是易損部件，需要經(jīng)常更換，所以沒有進(jìn)行流體力學(xué)的計(jì)算和分析。使用時(shí)，具有一定壓力的氣體Pn（表壓為Pg）從噴嘴側(cè)面噴射，這稱為噴嘴壓力。從噴嘴出口噴出，經(jīng)過(guò)一定距離后到達(dá)工件表面。壓力稱為切割壓力Pc，最后氣體膨脹到大氣壓力。爸研究工作表明，隨著Pn的增加，空氣流量增加，Pc也不斷增加。
它可以用以下公式計(jì)算：V=8.2d2（Pg+1）。
V型氣體流量L/min
D-噴嘴直徑毫米。
PG-噴嘴壓力（表壓）棒。
對(duì)于不同的氣體有不同的壓力閾值。當(dāng)噴嘴壓力超過(guò)此值時(shí)，氣流為正斜沖擊波，氣流由亞音速過(guò)渡到超音速。這個(gè)閾值與Pn和Pa的比例以及氣體分子的自由度（n）有關(guān)：例如，氧氣和空氣的n=5，所以閾值Pn=1bar×（1.2）3.5=1.89 bar。當(dāng)噴嘴壓力較高時(shí)Pn/Pa=（1+1/n)1+n/2 (Pn.4bar），氣流的正斜沖擊波變?yōu)檎げǎ懈顗篜c減小，氣流速度減小，并且工件表面形成渦流，減弱了氣流去除熔融物的作用，影響切割速度。因此，使用帶有錐形孔和末端有小圓孔的噴嘴，氧氣的噴嘴壓力往往低于3bar。