激光切割手册

激光切割手册 激光加工手册 激光切割手册 第 1 页 共 38 页 2007/9/12 17:30 激光加工手册 目 录 第1章 激光加工导论 ......................................................................................................................................... 4 1.1 激光加工的种类 .................................................................................................................................... 5 1.2 激光加工的优势与特点 ........................................................................................................................ 6 1.3 CW(连续波)输出和脉冲输出 ............................................................................................................... 6 1.4 辅助气体流动的基本特性 .................................................................................................................... 8 1.4.1 各种加工和辅助气体的作用...................................................................................................... 8 1.4.2 适合加工目的的喷嘴 ................................................................................................................. 9 1.5 激光切割 方法 快递客服问题件处理详细方法山木方法pdf计算方法pdf华与华方法下载八字理论方法下载 ...................................................................................................................................... 12 1.5.1 激光熔化切割 ........................................................................................................................... 12 1.5.2 激光火焰切割 ........................................................................................................................... 12 1.5.3 激光气化切割 ........................................................................................................................... 13 第2章 激光切割的基础 ................................................................................................................................... 14 2.1 激光切割的原理 .................................................................................................................................. 14 2.1.1 激光切割的机理 ....................................................................................................................... 14 2.1.2 加工气体(辅助气体)的作用 ..................................................................................................... 15 2.1.3 加工气的种类 ........................................................................................................................... 16 2.2 加工质量 ........................................................................................................................................... 17 2.2.1 加工精度 ................................................................................................................................... 17 2.2.2 关于尺寸变化 ........................................................................................................................... 17 2.2.3 金属切割中的坡度 ................................................................................................................... 19 2.2.4 切断面的粗糙度 ....................................................................................................................... 20 2.2.5 热影响 ....................................................................................................................................... 22 2.2.6 沾渣 ........................................................................................................................................... 23 2.2.7 缺口 ........................................................................................................................................... 24 2.2.8 各种加工条件参数 ................................................................................................................... 25 第3章 激光切割的实际操作 ........................................................................................................................... 26 3.1 穿孔的难度 .......................................................................................................................................... 26 第 2 页 共 38 页 2007/9/12 17:30 激光加工手册 3.1.1 穿孔的原理 ............................................................................................................................... 26 3.1.2 对付穿孔中出现缺陷的四个原则............................................................................................ 27 3.1.3 适当的穿孔条件 ....................................................................................................................... 30 3.1.4 防止在对不锈钢进行穿孔时出现须状物 ................................................................................ 30 3.1.5 高反射 材料 关于××同志的政审材料调查表环保先进个人材料国家普通话测试材料农民专业合作社注销四查四问剖析材料 穿孔时的注意事项................................................................................................ 31 3.3 提高加工精度的方法 .......................................................................................................................... 32 3.3.1 用程序修正热变形 ................................................................................................................... 32 3.3.2 防止厚板切割过程中终端部分的熔损 .................................................................................... 32 3.4.3 检查光轴偏离的简单方法........................................................................................................ 34 3.4.4 热透镜作用造成加工不良的初步判断方法 ............................................................................ 35 3.4.5热透镜作用造成加工不良的进一步判断方法 ........................................................................... 37 第 3 页 共 38 页 2007/9/12 17:30 激光加工手册 第1章 激光加工导论 激光加工就是将具有高能量密度的、被聚集到微小空间的激光用于加工的方法。激光加工能够适用的领域有切割、打孔、熔接、热处理等。不同的加工，只要简单地调节被加工物体表面的激光能量密度和辅助气体的条件就能够进行。 图1.1中表示用透镜来进行激光加工时，对加工性能带来影响的各种因素。 影响激光加工性能的因素: 1- 激光光束(输出形态，波长，输出，比例， 频率，激光模形。 2- 加工透镜(焦点距离) 3- 焦点光束(尺寸，焦点位置，焦点深度) 4- 喷嘴(直径，形状，位置) 5- 辅助气体(气体压力，气体种类，气体流量) 第 4 页 共 38 页 2007/9/12 17:30 激光加工手册 1.1 激光加工的种类 激光加工是根据照射到被加工物表面上激光的能量密度和辅助气体的作用而进行各种加工的。图1—2表示了聚焦激光照射时间和根据照射而变化的被加工物表面温度的关系。 第 5 页 共 38 页 2007/9/12 17:30 激光加工手册 1.2 激光加工的优势与特点 ?由于它是无接触加工，并且高能量激光束的能量及其移动速度均可调， 因此可以实现多种加工的目的。 ?它可以对多种金属、非金属加工，特别是可以加工高硬度、高脆性、及 高熔点的材料。 ?激光加工过程中无“刀具”磨损，无“切削力”作用于工件。 ?激光加工过程中，激光束能量密度高，加工速度快，并且是局部加工， 对非激光照射部位没有影响或影响极小。因此，其热影响区小，工件 热变形小，后续加工量小。 ?它可以通过透明介质对密闭容器内的工件进行各种加工。 ?由于激光束易于导向、聚集实现作各方向变换，极易与数控系统配合， 对复杂工件进行加工，因此是一种极为灵活的加工方法。 ?使用激光加工，生产效率高，质量可靠，经济效益好。 1.3 CW(连续波)输出和脉冲输出 激光输出功率的形态如图1-8所示，分为CW输出功率和脉冲输出功率两种。CW输出功率是连续发出激光光束的形态，而脉冲输出功率是通过比例和频率的组合，可以产生无数个条件。CW输出功率也是比例为100,的脉冲输出功率之一。 第 6 页 共 38 页 2007/9/12 17:30 激光加工手册 (1)比例(,):脉冲输出功率重复光束的0n?Off，并且可以任意变化0n?0ff 时间比率。比例的值表示1脉冲时间里的光束On时间所占的百分比。 (2)频率(Hz):Is发出的脉冲数，一般可在10,3000Hz范围内变化。频率的适 合值由加工速度的关系决定，低速加工时设定的频率低，高速加工时设定 的频率高( (3)平均输出功率(W):平均输出功率表示换算成CW输出功率时是多少瓦特。脉 冲输出功率的条件设定中，所说的输出功率指的是平均输出功率。’设备 控制画面表示的加工中的输出功率就是平均输出功率。 (4)峰值输出功率(W):观察脉冲输出功率的一个脉冲，某一瞬间比CW输出功率 高的输出功率，这个输出功率叫峰值输出功率。 第 7 页 共 38 页 2007/9/12 17:30 激光加工手册 图1-9表示了峰值输出功率3000W，平均输出功率600W，比例20,，频率200Hz的关系。 1.4 辅助气体流动的基本特性 激光照射的同时，从喷嘴向被加工件喷射的辅助气体，对于加工品质及加工性能的提高起着重要的作用。 1.4.1 各种加工和辅助气体的作用 从喷嘴向被加工物喷射与激光同一方向的辅助气体，如表l-2所示，加工的种类和加工对象不同时，气体的种类以及控制方法也不同。 第 8 页 共 38 页 2007/9/12 17:30 激光加工手册 表1-2加工和辅助气体的关系 加工内容 加工材料 气体种类 控制方法 切割 软钢，不锈钢 氧气，空气，氮气 压力 切割 丙烯板 空气，氮气 流量 切割 钛 氩气 压力 熔接 软钢，不锈钢 氩气 流量 淬火 工具钢 氩气 压力 包层 钨铬钴合金能量 氩气 流量 切割铁时，使用氧气作为辅助气体可以使铁燃烧，利用其氧化反应热进行高效率的加工。但是这种方法会在切割面上产生氧化膜，为了防止产生氧化膜，而使用氮气进行无氧化切割。无氧化切割主要用于不锈钢的切割。为了减少辅助气体的成本有时会采用空气。在切割钛时，为了防止氧化或氮化有时也用氩气。 在熔接和淬火中为了防止氧化，几乎全部使用氩气进行加工。 以上各种辅助气体的控制:在比较高的压力使用条件下，进行压力控制;在低压力使用条件下，进行流量控制。 1.4.2 适合加工目的的喷嘴 为了充分发挥从喷嘴喷射的辅助气体的作用，有必要选择合适的喷嘴。如图l-11所示，从喷嘴喷出的气体浓度，随着与喷嘴距离的增加逐渐变低。这是由于从喷嘴喷出的气体卷入了周围的空气。为了尽量长距离维持从喷嘴喷射的 第 9 页 共 38 页 2007/9/12 17:30 激光加工手册 气体浓度，必须提高辅助气体的压力，增加流量，或增大喷嘴孔径。气体喷射后保持喷嘴内压力的领域 (势能区)也与上述浓度变化有相同的倾向。这个势能区的特性是影响需要高压气体进行无氧化切割的加工品质的重要因素。表l-3是考虑以上的特性和最小的气体成本，汇集整理出的各种加工中最合适的喷嘴。 图1-11 从喷嘴射出的辅助 气体的浓度变化 第 10 页 共 38 页 2007/9/12 17:30 激光加工手册 表1(3各种加工和合适喷嘴的关系 区分 材质 板厚,mm 要求性能 喷嘴类型和孔径,备注 mm 3 6 A:?l,?l(5 9 切割面粗糙度增大 切割 软钢 高速切断能力增大 喷嘴类型 12 (氧) 渣滓量减少 A:一孔形状 16 A:?2,?2.5 气体消耗量减少 B:二重形状 19 B 22 25 l 渣滓量减少 A:?l 3 高速切割能力增大 A:?l,?l(5 喷嘴类型 切割 不锈钢 6 防止切割面氧化 A:?2 (氮) 9 (保护能力) A:?3 A:一孔形状 12 气体消费量减少 A:?4 16 A:?5 熔接 金属 防止加工面氧化 喷嘴类型 淬火 全部 (保护能力) A:?4,6 A:一孔形状 (防止加工表面粗糙) B B:二重形状 图1(12辅助气体的气压和流量的关系 第 11 页 共 38 页 2007/9/12 17:30 激光加工手册 1.5 激光切割方法 1.5.1 激光熔化切割 在激光熔化切割中，工件被局部熔化后借助气流把熔化的材料喷射出去。因为材料的转移只发生在其液态情况下，所以该过程被称作激光熔化切割。 激光光束配上高纯惰性切割气体促使熔化的材料离开割缝，而气体本身不参于切割。 ——激光熔化切割可以得到比气化切割更高的切割速度。气化所需的能量通常高于把材料熔化所需的能量。在激光熔化切割中，激光光束只被部分吸收。 ——最大切割速度随着激光功率的增加而增加，随着板材厚度的增加和材料熔化温度的增加而几乎反比例地减小。在激光功率一定的情况下，限制因数就是割缝处的气压和材料的热传导率。 ——激光熔化切割对于铁制材料和钛金属可以得到无氧化切口。 ——产生熔化但不到气化的激光功率密度，对于钢材料来说，在104W/cm?,105 W/cm?之间。 1.5.2 激光火焰切割 激光火焰切割与激光熔化切割的不同之处在于使用氧气作为切割气体。借助 第 12 页 共 38 页 2007/9/12 17:30 激光加工手册 于氧气和加热后的金属之间的相互作用，产生化学反应使材料进一步加热。对于相同厚度的结构钢，采用该方法可得到的切割速率比熔化切割要高。 另一方面，该方法和熔化切割相比可能切口质量更差。实际上它会生成更宽的割缝、明显的粗糙度、增加的热影响区和更差的边缘质量。 ——激光火焰切割在加工精密模型和尖角时是不好的(有烧掉尖角的危险)。可以使用脉冲模式的激光来限制热影响。 ——所用的激光功率决定切割速度。在激光功率一定的情况下，限制因数就是氧气的供应和材料的热传导率。 1.5.3 激光气化切割 在激光气化切割过程中，材料在割缝处发生气化，此情况下需要非常高的激光功率。 为了防止材料蒸气冷凝到割缝壁上，材料的厚度一定不要大大超过激光光束的直径。该加工因而只适合于应用在必须避免有熔化材料排除的情况下。该加工实际上只用于铁基合金很小的使用领域。 该加工不能用于，象木材和某些陶瓷等，那些没有熔化状态因而不太可能让材料蒸气再凝结的材料。另外，这些材料通常要达到更厚的切口。 ——在激光气化切割中，最优光束聚焦取决于材料厚度和光束质量。 ——激光功率和气化热对最优焦点位置只有一定的影响。 ——所需的激光功率密度要大于108W/cm2，并且取决于材料、切割深度和光束焦点位置。 ——在板材厚度一定的情况下，假设有足够的激光功率，最大切割速度受到气体射流速度的限制。 第 13 页 共 38 页 2007/9/12 17:30 激光加工手册 第2章 激光切割的基础 2.1 激光切割的原理 激光切割具有切口窄，对周围产生的热影响小，可进行高精度切割的特点。但是，切口窄也存在一些问 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 ，因此需要注意与燃气切割及等离子切割等热加工法区别开来。 2.1.1 激光切割的机理 仅凭激光束能量来进行激光加工，其能力是极其有限的。而将氧气等活性气体的化学反应热用于切割，或者利用高压气体来排除熔融金属的效果，则可以大幅度提高切割能力。 如图2,2所示，激光切割的构成是用激光能量加工的第一条痕区域和上部 第 14 页 共 38 页 2007/9/12 17:30 激光加工手册 的熔融金属为热源利用氧气的二次氧化燃烧反应进行加工的第二条痕区域。因此，切割速度越大，加工板材越厚，第二条痕部的牵引线就越滞后于加工后部。但是，如果在上部消耗所有激光，加工质量就会降低，因此，一般的加工条件需要设定成让激光从下部漏掉10,,20,。切割面第一条痕部分相当于熔接能力的熔化深度，第二条痕是由氧化反应引起的加工能力的扩大部分。 2.1.2 加工气体(辅助气体)的作用 加工气体的作用是从切口排出氧化反应所产生的热量和熔融金属，在提高加工能力的同时，也保证了良好的加工质量，另外，它还有冷却透镜和防止透镜被污染的作用。如图2-3所示，如果透镜上附着了飞溅物，则通过那一部分的激光就被吸收，透镜的温度就会上升，光束集光特性就会恶化。这一现象被称做热镜作用，这也是造成加工不良的最大原因。透镜持续污染，不但会出现加工不良，还会有造成透镜破损的危险。 图2-3 透镜不清洁而引起的热镜作用 1-激光 2-吸收激光产生热量 3-附着 4-熔渣飞溅 5-金属蒸气 6-聚光透镜 第 15 页 共 38 页 2007/9/12 17:30 激光加工手册 2.1.3 加工气的种类 1(氧气 主要用于碳钢切割。利用氧化反应热大幅度提高切割效率的同时，产生的氧化膜会提高反射材料的光束光谱吸收因数。 [适用材料] 一般构造用压延钢材、熔接构造用压延钢材、机械构造用碳钢、高张力板、工具板、不锈钢、电镀钢板、铜、铜合金等。 2(氮气 采用氧气会在切割面上形成氧化膜，采用氮气就可进行防止氧化膜出现的无氧化切割。无氧化切割面具有可以直接进行熔接、涂抹、耐腐蚀性强等优点。 [适用材料] 不锈钢、电镀钢板、黄铜、铝、铝合金等。 3(空气 空气可由空气压缩机直接提供，所以与其他气体相比价格非常便宜。虽然空气中大约含有20,氧气，但切割效率远不及氧气，切割能力与氮气相近。切割面会出现微量氧化膜，但可作为防止涂沬层脱落的一项措施。 [适用材料] 铝、铝合金、不锈铜、黄铜、电镀钢板、非金属等。 4(氩气 第 16 页 共 38 页 2007/9/12 17:30 激光加工手册 氩气为惰性气体，在切割中用于防止氮化和氧化，在熔接中也使用。与其他加工气体相比，价格较高，相应增加了加工成本。 [适用材料] 钛、钛合金等。 2.2 加工质量 2.2.1 加工精度 激光切割的加工精度是由加工机性能、光束品质、加工现象而决定的整体精度。 2.2.2 关于尺寸变化 即使按照程序进行切割，也有加工产品无法满足精度要求的情况。所以需要根据不同的情况采取对策。 1.加工产品的全体尺寸有变化 这是由于切口上激光焦点直径和其周围燃烧区域形成的切口宽度所影响的。 虽然在相同条件下，对相同的加工物，使用同一偏置补偿值可以确保其精度，但是焦点位置的设定要凭借加工机操作人员的感觉来确定，而且热透镜作用也会造成焦点位置的变化，所以需要定期检查最佳的偏置补偿值。 第 17 页 共 38 页 2007/9/12 17:30 激光加工手册 2(加工方向(部分)上的尺寸误差有差别 如图2-7 b所示，板材上部的a尺寸精度与b尺寸精度有不同的情况。这个现象要考虑两方面的原因。首先，光束圆度和强度分布不均一，造成切口宽度沿加工方向有所不同。解决的方法是进行光轴调整或清洗光学部件。其次，被加工物受热膨胀会引起加工形状长方向尺寸变短的情况。 第 18 页 共 38 页 2007/9/12 17:30 激光加工手册 3(翘曲引起的变化 如图2-7 c所示，d尺寸精度虽然在要求范围内，但由于热变形等原因会造成c发生翘曲。加工铝、铜、不锈钢等时非常显著，它受到线膨胀系数、热容量等物性的影响。就加工形状来说，纵横比越大，翘曲量就越大。采用低热量加工条件以及加工线路等在加工程序上下工夫，但还没有完全解决问题。 加工板件所拥有的残留应力对翘曲和尺寸误差也有影响，所以我们需要对加工程序始终保持一定的配置方向。 4(间距精度变化 如图2-7d所示，加工很多孔时，孔与孔之间的间距精度会出现偏差。原因与图2-7b的情况相同，是热变形。由于在热膨胀情况下开孔，冷却收缩后，间距变小。我们可以在程序中补正收缩部分的精度或者灵活运用形状缩放功能。无论什么情况，都要在初期加工后，测定其加工尺寸，补误差。当间隔精度不随加工位置而变化，而是在整个加工区里都恶化时，其原因是机械精度的恶化而造成的。 5(圆度变化 可参照图2-7 e 所示。在激光加工中加工孔切割面产生坡度是无法避免的，下面直径比背面直径大，一般都评估背面稍小一侧的圆度。 2.2.3 金属切割中的坡度 第 19 页 共 38 页 2007/9/12 17:30 激光加工手册 2.2.4 切断面的粗糙度 光束聚光性和高速加工性能对切断面粗糙度的质量改善有很大的影响。 图2-15、2-16、2-17表示了加工板厚、加工透镜焦距、加工速度与切断面粗糙度之间的关系。切割速度过低，就会出现与切割面相对输入热量过多的情况，并且因为铁燃烧速度和切割速度之间的相互作用，造成断面粗糙度恶化。加工板件越厚断面越粗糙的原因就是因为切割速度过低。为了提高切割面质量，需要尽量使用高速条件。 第 20 页 共 38 页 2007/9/12 17:30 激光加工手册 第 21 页 共 38 页 2007/9/12 17:30 激光加工手册 2.2.5 热影响 在激光加工过程中，切割面处于被加工物熔点以上温度，光束通过后就会迅速冷却(被加工物本身冷却)。由此造成钢材一部分呈现淬火状态，激光加工部分就无法进行螺孔及扩孔等追加加工。而且，如果在切割部分进行弯曲加工，则会出现龟裂现象。淬火硬度与材质的含碳量成比例，所以碳钢材质不硬化，而SK，SKD，S45C，SKS等材料则会完全硬化。 第 22 页 共 38 页 2007/9/12 17:30 激光加工手册 2.2.6 沾渣 我们把激光切割中在被加工物背面附着的熔融金属飞溅物称做“沾渣” (见图2-20)。其出现受加工条件、被加工物的材质、材料厚度等影响。以下说明不同材料出现沾渣的特性。 1(碳钢 如果设定的加工条件适当，就很少发生沾渣的现象。在厚板切割时会出现沾渣，但很容易清除。 2(镀锌钢板 沾渣发生频率高，能够进行优良切割的条件范围也很窄。涂有底漆材料的加工，要先进行切开涂抹层的加工，然后进行母材切割加工的工法。 3(不锈钢板 辅助气体为氧气时，很难避免沾渣的发生，而且发生的沾渣也很硬，很难除去。使用氮气进行无氧化切割，可大幅降低沾渣量。 第 23 页 共 38 页 2007/9/12 17:30 激光加工手册 4(铝 铝材切割中，板件越厚沾渣就会越多。 2.2.7 缺口 在切割厚板的过程中，有时切割面的一部分会大量凹入出现划伤，这称之为缺口。如图2-23所示，按其发生形态可分3种类型。产生缺口的原因一般认为是熔化金属的能量瞬间不足而造成的。而能量的不足的原因，有以下几种情况:?被加工物表面不均一，引起光束吸收混乱;?加工机出现故障，输出功率在切割过程中有变化;?气体纯度下降。 第 24 页 共 38 页 2007/9/12 17:30 激光加工手册 2.2.8 各种加工条件参数 1(CW(连续)输出和脉冲输出 CW输出是激光持续谐振，高速切割时使用的一种输出模式。脉冲输出时比例为l00,时的能量输出与CW相同。脉冲输出通过反复加热、冷却和提高加工气压来提高加工特性。下面说明各输出状态下的主要加工: (1)CW输出用于碳钢、不锈钢材的高速切割，有机材料的切割。 (2)脉冲输出(频率l000Hz以内)用于开孔，小孔、锐角切割，高反射材料的切 割。 (3)脉冲输出(频率l000,2000Hz)用于碳钢厚板(9mm以上)的切割。 2(频率 脉冲频率设定范围是10,3000Hz，通常在30,2000Hz的范围使用。很少有超过2000Hz进行切割的情况。主要加工和使用脉冲频率范围的关系如下所述: (1)开孔:30,200Hz。 (2)脉冲切割一般情况:50,800Hz。 (3)碳钢的高速切割:800—1500Hz。 (4)无氧化切割及空气切割:1000,2000Hz。 第 25 页 共 38 页 2007/9/12 17:30 激光加工手册 第3章 激光切割的实际操作 本章以有实际加工经验的技术人员所提出的问题为中心，介绍具体解决难度高的加工及故障问题的方法。 3.1 穿孔的难度 在切割的开始部位加工开始加工所需要的孔称做穿孔。板越厚，穿孔就越不稳定。可以说，板厚大于12.Omm的厚板切割中，发生加工不良现象的70,起因于穿孔不好。为了实施稳定的穿孔，在这里对穿孔的加工特性进行说明。 3.1.1 穿孔的原理 在穿孔过程中，贯通之前加工中产生的熔融金属堆积在被加工物表面上孔的周围。穿孔条件中有脉冲条件(见图3-1a)和CW条件(见图3-1b)的设定。在图3-1a所示的脉冲条件中，从发光后对被加工物表面加热过程(1)，到缓慢加热进行穿孔作用的(2)至(4)，直至最后的贯通(5)是连续进行的。这个方法，如果板件厚度大于9.Omm，则穿孔时间就会急剧增加，但是孔径约为0.5mm，比切口窄，热影响也小。因此，如果增加加工能力，加大输出能量，熔融金属就很难全部从孔径上部排出，出现过度燃烧现象。图3-1b所示的CW条件是在被加工物表面的略微上方设定焦点位置，增大加工孔径，迅速加热的方法。虽然出现大量熔融金属，飞散到被加工物表面上，但却大幅度缩短了加工时间。 第 26 页 共 38 页 2007/9/12 17:30 激光加工手册 在穿孔的孔壁上也会出现吸收激光能量的现象。在穿孔加工过程中，照射的激光在穿孔中多重反射，边被吸收边向下传播。为了缩短穿孔时间，就要补充被孔壁吸收而被减弱的能量，即在穿孔过程中有必要增加输出功率。而且，为了减少对孔壁周围的热影响，要在增加输出功率的同时，尽可能的缩短穿孔时间，减少激光对孔壁周围的照射。 3.1.2 对付穿孔中出现缺陷的四个原则 穿孔过程中出现缺陷时，有必要对表3-1中所示的各种现象进行原因 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 和找出处理方法。 第 27 页 共 38 页 2007/9/12 17:30 激光加工手册 1(缺陷发生的瞬间 要确认是在穿孔的过程中，还是在穿孔结束后开始切割时发生的缺陷。如果是穿孔过程中发生的，则根据穿孔开始或者穿孔过程中条件切换时的具体情况，来修正发生问题的输出功率和气压条件。如果缺陷发生在穿孔结束之前，那是因为贯通之前切换到切割条件，有必要延长穿孔时间。 如果切割开始时发生加工缺陷的现象，那是因为在孔的表面周围堆积的熔融金属部位难以通过，所以有必要在开始位置设定脉冲条件或低速条件。 2(缺陷产生的位置 如果在加工平台的特定位置，集中出现穿孔缺陷，那是因为激光光轴和喷嘴中心偏离。这需要调整光路偏离。 如果穿孔位置过于集中或者是在切割线路的附近进行穿孔，由于加工位置温度过高，也会造成穿孔缺陷。 图3-3是将厚12.Omm的SS400板件作为被加工物，材料温度从常温变化到200?，调查与加工缺陷之间关系的结果。数据是表示在各温度条件下进行50 第 28 页 共 38 页 2007/9/12 17:30 激光加工手册 次穿孔，穿孔缺陷和切割缺陷的发生比例。温度越高，缺陷的发生率就越大。因此有必要研究加工顺序，改善程序尽量沿着尚未过热的线路进行穿孔和切割。 3(发生穿孔不良的时间 随着加工时间的推移，加工不良的发生次数只见增加不见减少时，其原因 第 29 页 共 38 页 2007/9/12 17:30 激光加工手册 可能是发振器故障引起的输出功率变动。如果增加冷却时间就能恢复的话，其原因可能是光学部件热透镜的作用引起的。这种情况下就需要维修光学部件，并与供应商联系。 4(发生穿孔不良的材料 对于发生穿孔不良的材料，要确认过去是否进行过良好加工，确认 记录 混凝土 养护记录下载土方回填监理旁站记录免费下载集备记录下载集备记录下载集备记录下载 很重要。如果有过去加工的记录，就不需要调整加工条件，可以认定是加工机和光学部件的缺陷，进行检查找出原因。 3.1.3 适当的穿孔条件 被加工物的厚度越厚，穿孔时间在整体加工时间中所占的比例就会增加，对缩短穿孔时间的要求就会提高。对穿孔时间缩短有效的加工条件参数是脉冲峰值输出功率和脉冲波形及平均输出功率。 3.1.4 防止在对不锈钢进行穿孔时出现须状物 在切割不锈钢时，孔表面周围会留下飞散须状的金属熔渣，在镜面及条纹表面材料上会出现划伤。而且，须状金属熔渣与静电感应式加工头的喷嘴发生接触时，会出现对焦异常的报警。根据板件的薄厚程度，其相应的处理方法也不同，图3-6表示了其处理措施。图3-6a是板厚1.Omm的不锈钢穿孔结果，脉冲频率越大，金属熔渣就越少。图3-6b是板厚6.Omm的穿孔结果，设定的辅助气体压力高，就可减少金属熔渣。 第 30 页 共 38 页 2007/9/12 17:30 激光加工手册 3.1.5 高反射材料穿孔时的注意事项 在切割铜、纯铝等高反射材料时，需要在被加工物表面涂抹光束吸收剂。光束吸收剂不仅有提高加工能力的效果，而且从安全的角度上也有抵制反射的作用。加工条件需要降低脉冲频率，提高脉冲峰值的每1个脉冲能量。而且通过增大气体压力，使熔融金属挤入板件内部，提高加工能力的效果。 第 31 页 共 38 页 2007/9/12 17:30 激光加工手册 3.3 提高加工精度的方法 在理解切割时产生热的特性基础上改善加工方法，可以提高加工精度。 3.3.1 用程序修正热变形 在切割金属材料时，特别是切割铝及不锈钢细长形状的情况下，长方向的尺寸会变小。这是因为加工过程中被加工物受热膨胀，切割后温度下降，引起收缩。一般情况下，要预先切割一次，测定收缩量，补正形状尺寸，然后进行正式加工来提高精度。图3-14表示了对热变形引起的尺寸误差容易进行补偿的程序编制方法。将这些距离根据尺寸误差进行调整，可以简单地修正热变形。 3.3.2 防止厚板切割过程中终端部分的熔损 在切割碳钢厚板时，加工的开始和结束部分容易产生熔损，在螺孔加工等过程中，有时就需要修补熔损部分。这些熔损产生原因是图3-15所示的在终端部切口上形成一种绝热作用，端部光束周围的温度会上升。我们需采用下列4种方法进行防止处理。 第 32 页 共 38 页 2007/9/12 17:30 激光加工手册 第 33 页 共 38 页 2007/9/12 17:30 激光加工手册 1(附加微连接 就在孔末端之前，在发生熔损温度以下的状态停止加工，留下微量残余(微连接)。必需根据板件厚度、形状、切割宽度(焦点位置，透镜焦点距离)等来确定微连接量。 2(更改脉冲条件 在低入热的脉冲条件下，可切割易熔损部分。对这个脉冲加工条件，低频率、低功率、低速、低气体压力等参数具有很大的影响。 3(使用抑制氧化反应的气体 在一般的厚板切割中使用氧气，虽然加工能力高，但会出现氧化反应热，易引起熔损。为防止这一现象出现。终端部分的气体要用空气或者氮气。其结果虽然沾渣量会增加，但不会出现熔损。 4(采用出现突起的程序进行补正 编制产生与熔损相同量的突起程序，把这突起部分熔损掉，消除凹凸。因为受焦点位置设定精度等的影响条件会变化，所以每次加工都要检查熔损。 3.4.3 检查光轴偏离的简单方法 如果光轴偏离，激光就会斜射到被加工物，对加工不利。可采用图3-25所示的方法，即利用加工头的上下移动，2次照射光束确认的方法来检查加工 第 34 页 共 38 页 2007/9/12 17:30 激光加工手册 位置上的光轴偏离(倾斜检查)。在丙烯板的焦点位置上穿孔后，将加工头上升100mm左右，然后用激光在不贯通丙烯板的前提下照射。增加加工头的上升距离，使焦点偏移量越大，调整的光轴精度越高。如果光轴有偏离，则2次照射光束的中心就会偏离(见图3-25b)，如果光轴没有偏离，则2次照射的光束中心是一致的(见图3-25a)。如果确认光轴偏离，那么需要调整折射镜角度来修正偏移量。 3.4.4 热透镜作用造成加工不良的初步判断方法 我们把激光输出造成光学部件的温度上升，引起光束模型变化的现象称做热透镜作用。特别是当PR镜及加工透镜等透过型光学部件不清洁的时候，这种 第 35 页 共 38 页 2007/9/12 17:30 激光加工手册 热透镜作用显得更加明显。 这种现象的初步判断主要是比较加工件的加工开始部位和加工结束部位的切割面。如果光学部件不清洁，出现热透镜作用，加工开始部位光束照射时间还很短，光学部件温度在冷却状态，影响很小，但加工结束部分光束照射时间长，光学部件温度上升，光束模型会发生变化。因此，按图3-26所示，比较加工开始部位A和加工结束部位B的切割面，加工质量恶化的情况(见图3-26a)出现热透镜现象。在这种检查中，为了不包括由光束模型不均一而造成的出现方向性的现象，必需在同一面(相同加工方向)进行比较。 第 36 页 共 38 页 2007/9/12 17:30 激光加工手册 3.4.5热透镜作用造成加工不良的进一步判断方法 初步判断中已经明确了热透镜作用是加工不良产生的原因，那么下一步需要确认发生在PR镜还是在加工透镜。基本检查方法是在光学部件上没有热负荷的情况下，只在PR镜上有热负荷或者在PR镜和加工透镜上同时有热负荷的情况下，比较加工质量。 于检查的切割方法。准备出现加工缺陷的材料，从截面切图3-27所示为用 割，检查切口宽度。在下列检查中，各自的加工间隔需要隔开l min以上的冷却时间。 第 37 页 共 38 页 2007/9/12 17:30 激光加工手册 ?光束照射后，立即(无等候时间)切割。 【加工透镜和PR镜都在冷却状态，没有热透镜现象】 ?关闭发振器的外部快门，发振30s(光束0N)后，打开外部快门进行切割。 【只在PR镜上加热负荷，加工透镜是冷却状态】 ?打开快门，发振30s(光束0N)后，进行切割。 【加工透镜和PR镜两者都加了热负荷】 比较上述3种加工中获得的缝隙宽度(上部切口宽度)，?、?、?都有相同的缝隙情况，热透镜现象没有发生。 , ?和?的缝隙宽度相同，只有?缝隙宽的情况(?=?