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激光切割設(shè)備在智能裝備制造環(huán)節(jié)中,也是國(guó)內(nèi)制造走向化、智能化的關(guān)鍵角色。目前激光切割技術(shù)的新市場(chǎng)朝著高精度作業(yè)領(lǐng)域發(fā)展,激光切割的切口寬窄度和切口表面粗糙度等控制精度更高。由于其的加工優(yōu)勢(shì),加工成本大幅下降,目前特別是在鈑金加工行業(yè)中已取代傳統(tǒng)加工方式。而使用壓縮空氣作為輔助氣體因?yàn)槠涑杀镜?,已?jīng)被廣泛應(yīng)用在激光行業(yè)中。
發(fā)振器產(chǎn)生的激光通過(guò)透鏡后,被匯聚于一點(diǎn)形成極小的光斑,用過(guò)精確控制透鏡與板材的距離,保證激光光斑穩(wěn)定在材料厚度方向上的某一位置,此時(shí)由于透鏡的匯聚作用,光斑處聚集了功率密度非常大的激光能量,功率密度通常能達(dá)到106-109W/cm2,材料吸收光斑能量后瞬間熔化,同時(shí)借助與光束同軸的高速氣流去除熔融物質(zhì),從而實(shí)現(xiàn)割開(kāi)工件,激光切割屬于熱切割方法。激光切割可分為激光氣化切割、激光熔化切割、激光氧助熔化切割和控制斷裂切割四種。
輔助原理
激光切割輔助氣體的作用主要:助燃及散熱、及時(shí)吹掉切割產(chǎn)生的熔漬、防止切割熔漬向上反彈進(jìn)入噴嘴、保護(hù)聚焦透鏡等。 根據(jù)被切割材料的不同,結(jié)合激光切割機(jī)的功率,選擇不同的激光切割工藝,輔助氣體的選擇也不盡相同。不同種類(lèi)輔助氣體的特點(diǎn)、用途和適用范圍如下:
氧氣作為輔助氣體時(shí),在吹離熔化金屬液體的同時(shí),還會(huì)發(fā)生氧化反應(yīng)促進(jìn)金屬吸熱熔化,從而實(shí)現(xiàn)更厚材料的熔化,這一過(guò)程會(huì)明顯提高激光的加工能力。但同時(shí)也是由于氧氣的存在,會(huì)使材料的切斷面發(fā)生明顯氧化,而且對(duì)切斷面周?chē)牧袭a(chǎn)生淬火效應(yīng),提高了這部分材料的硬度,對(duì)后續(xù)加工造成一定的影響。 氮?dú)庾鳛檩o助氣體時(shí),會(huì)在熔化金屬液體周?chē)纬杀Wo(hù)氛圍,防止材料被氧化,從而保證切斷面品質(zhì)。但同時(shí)由于氮?dú)鉀](méi)有氧化能力無(wú)法增強(qiáng)熱量傳遞,就不會(huì)像氧氣那樣幫助提高切割能力。另外由于氮?dú)庾鳛檩o助氣體時(shí),氮?dú)庀牧亢艽?,造成切割成本比使用其他氣體時(shí)有所升高。 壓縮空氣作為輔助氣體切割時(shí),氮?dú)饧s戰(zhàn)占78%,氧氣約占21%,由于氧氣的存在使得切割斷面必然要發(fā)生氧化反應(yīng),但同時(shí)由于大量氮?dú)獾拇嬖?,氧氣帶?lái)的氧化反應(yīng)又不足以增強(qiáng)熱量傳遞,切割能力不會(huì)提高,因此可以將空氣切割效果理解為介乎于氮?dú)馇懈詈脱鯕馇懈钪g,而好處是空氣切割的成本非常低,所以成本就是空壓機(jī)為提供空氣而造成的電力消耗。 氬氣氬氣為惰性氣體,在激光切割中能起到防止氧化和氮化的作用,在溶接中也可以使用。但是氬氣價(jià)格比氮?dú)飧?,一般普通激光切割采用氬氣及不劃算。氬氣切割主要用于鈦及鈦合金等。氬氣切割的切口端面發(fā)白。

激光切割機(jī)配套空氣壓縮機(jī)能切割多厚的板材這樣的問(wèn)題,主要取決于激光功率。如果激光功率足夠大,壓縮空氣壓力低一點(diǎn)也能切割;如果激光功率不夠大,壓縮空氣壓力再高也切割不了。只要激光功率足夠大,壓縮空氣壓力越高,激光切割質(zhì)量越好,切割效率越高。隨著激光切割空壓機(jī)功率從小功率向中功率再向大功率以至超大功率發(fā)展,配套激光切割機(jī)的空氣壓縮機(jī)的壓力的要求也從開(kāi)始的8bar 提高到兩年前的12.5bar,再提高到現(xiàn)在的15bar,并且還在進(jìn)一步往20-30bar發(fā)展。
流量:
流量的大小主要看噴嘴的大小。噴嘴占到用氣量的80-90%,激光切割機(jī)的噴頭有好多個(gè)規(guī)格,常見(jiàn)的有1.0、1.5、2.0、2.5、3.0、4.0等。流量的確定可以通過(guò)噴嘴流量計(jì)算或者直接咨詢(xún)激光切割機(jī)廠家。
品質(zhì):
壓縮空氣的品質(zhì)對(duì)激光切割質(zhì)量有非常直接的影響。壓縮空氣中含有水霧和油,如果沒(méi)有處理干凈,高壓噴射到激光切割頭的保護(hù)鏡面上,就會(huì)嚴(yán)重影響激光束的傳輸,使焦點(diǎn)分散,造成產(chǎn)品切不透,產(chǎn)生廢品。如果是超大功率激光切割機(jī),只要保護(hù)鏡面或噴嘴表面粘上一點(diǎn)點(diǎn)極細(xì)微的油膜或水霧,也有可能造成高能激光發(fā)射燒壞激光頭。
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