3015激光切割机工艺手册.docx

第一章 激光切割方式1.1 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 发生在其液态情形下，因此该进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——激光熔化切割能够取得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，激光光束只被部份吸收——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必然的情形下，限制因数确实是割缝处的气压和材料的热传导率 ——激光熔化切割关于铁制材料和钛金属能够取得无氧化切口——产生熔化但不到气化的激光功率密度，关于钢材料来讲，在104W/cm2〜105 W/cm2之间1.2 激光火焰切割激光火焰切割与激光熔化切割的不同的地方在于利用氧气作为切割气体借助于氧气和加热后的金属之间的彼此作用，产生化学反映使材料进一步加热由于此效应，关于相同厚度的结构钢， 采纳该方式可取得的切割速度比熔化切割要高另一方面，该方式和熔化切割相较可能切口质量更差事实上它会生成更宽的割缝、明显的粗 糙度、增加的热阻碍区和更差的边缘质量。

——激光火焰切割在加工周密模型和尖角时是不行的（有烧掉尖角的危险）能够利用脉冲模 式的激光来限制热阻碍——所用的激光功率决定切割速度在激光功率必然的情形下，限制因数确实是氧气的供给和 材料的热传导率1.3 激光气化切割 在激光气化切割进程中，材料在割缝处发动气化，此情形下需要超级高的激光功率 为了避免材料蒸气冷凝到割缝壁上，材料的厚度必然不要大大超过激光光束的直径该加工因此只适合于应用在必需幸免有熔化材料排除的情形下该加工事实上只用于铁基合金很小的利用领 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此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核心位置只有必然的阻碍——在板材厚度必然的情形下，最大切割速度反比于材料的气化温度——所需的激光功率密度要大于108W/cm2，而且取决于材料、切割深度和光束核心位置——在板材厚度必然的情形下，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 制第二章 加工进程“加工进程”指激光光束、加工气体和工件之间的彼此作用2.1 切割过程 该进程发生的区域是切割之前。

作用在该切割之前的激光必需加热工件到把材料熔化和气化所需的温度切割平面由一个几乎垂直的平面组成，该平面被吸收的激光辐射加热并熔化 ——在激光火焰切割中，该熔化区被进入割缝的氧气流进一步加热，达到接近沸点的温度产 生的气化把材料移走同时，借助于加工气体，液化材料从工件下部排出——在激光熔化切割中，液化材料随气体排出，该气体也爱惜割缝以防氧化持续的熔化区沿 着切割方向慢慢滑移因此取得一条持续割缝激光切割进程的许多重要活动发生在该区域对这些活动的分析能够取得激光切割的重要信 息如此，就能够够计算切割速度并说明牵引线特性的形成2.2 材料特性 在工件上进行切割活动的结果可能是整洁的切口，或相反，边缘粗糙或过烧 阻碍切割质量最重要的因数是：——合金成份 ——材料的微观结构——表面质量——表面粗糙度——表面处置 ——光束反射——热传导率——熔点——热熔解——气化温度合金成份合金成份在必然程度上阻碍着材料的强度、比重、可焊接性、抗氧化能力和酸性铁合金材料 中的一些重要元素有：碳、铬、镍、镁和锌碳含量越高，材料越难切（临界值以为是含碳0.8％）以下型号碳钢用激光切割成效是专门好 的：St 37-2，StW 22，DIN 1.203。

材料的大体微观结构一样来讲，组成材料的颗粒越细，切割边缘的质量越好表面质量和粗糙度若是表面有生锈区域或氧化层，那么切割的轮廓将不规那么并显现许多破损点 若是要切割波纹板，就选择最大厚度切割参数表面处置最经常使用的表面处置有镀锌、聚焦镀锌、涂漆、阳极电镀或覆盖分层塑料胶片——用锌处置过的板材易于在边缘显现挂渣——关于涂漆的板材，切割质量依托于所涂产品成份的组成如何进行涂漆材料的加工：第一趟选择一组功率小（雕刻）的用于对处置表面作预烧打标的参数 第二趟选择一组用于材料切割的参数有分层材料涂层的板材超级适合激光切割为了使电容式探测无端障工作，让分层涂层取得最 优粘合，（幸免产生浮泡），分层边必需老是在切割工件的上部光束反射光束在工件表面如何反射取决于大体材料、表面粗糙度和处置一些铝合金、铜、黄铜和不锈 钢板材具有高反射率的特点切割这些材料时，要专门注意调剂好核心位置热传导率焊接时，低热传导率的材料，和高热传导率的材料相较，需要更小的功率 比如，关于铬镍合金钢，所需的功率要小于结构钢的，对加工产生的热的吸收也更少 另一方面，比如铜、铝和黄铜这些材料散失掉一大部份通过吸收激光产生的热因为热从光束 目标点处传导开了，因此热阻碍区的材料更难熔化了。

热阻碍区激光火焰切割和激光熔化切割会致使切割材料边缘区域发生材料变异关于热阻碍区域的范围与大体材料和材料厚度的之间关系，下表列出了一些参考数值材料厚度[mm]热影响区域[mm]St 37碳钢铝10.050.050.1020.100.100.2030.150.150.3040.200.350.4050.250.340.5060.300.550.6080.400.750.70100.500.85120.60当加工低碳钢或无氧钢时，热阻碍区的淬火减少了 关于高碳钢（比如Ck60）,会显现边缘区域变硬的现象 关于硬轧铝合金，热阻碍区乃至会比其余部份略微软一些2.3 不同材料的可加工性该材料用氧气切割时会取得较好的结果利用 CW 模式激光当加工超级小的曲线操纵系统改 变进给速度时，它通过调剂使激光功率和轴进给速度相适应当用氧气作为加工气体时，切割边缘会轻微氧化关于厚度达 4mm 的板材，能够用氮气作为 加工气体进行高压切割这种情形下，切割边缘可不能被氧化复杂轮廓和小孔（直径小于材料厚度）应该用脉冲模式切割如此能够幸免切掉尖角 ——碳含量越高，切割边缘越易淬火，拐角越易过烧——合金含量高的板材比低的更难切割。

——氧化或喷砂处置过的表面会取得更差的切割质量——板材表面的余热对切割结果有负面阻碍——厚度在 10mm 以上的板材，对激光器利用特殊极板而且在加工中给工件表面涂油能够取得 较好的成效油膜减少熔渣粘到表面并极大地帮忙切割油膜不阻碍切割活动的成效——为了排除张力，只切割经二次处置过的钢板沸腾条件下熔化钢铁中的不纯成份事实上对 切割结果有专门大阻碍——为了切割表面干净的结构钢，须遵循以下提示：・SiW0.04%:首选，激光加工专门好・Si <0.25%:某些情形下会取得略微差点的切口・Si >0.25% :不适合激光切割，可能会取得更差的或不一致的结果注意：关于达到St52的钢铁，依照DIN标准的允许量为SiW0.55%该指标关于激光加工 来讲太不精准了不锈钢切割不锈钢需要:——利用氧气，在边缘氧化没关系的情形下 ——利用氮气以取得无氧化无毛刺的边缘，就不需要再作处置了——用可能取得的高激光功率，同时采纳高压氮气，比用氧气可能会取得相当的或更高的切割 速度——为了用氮气切 4mm 以上的不锈钢，而且无毛刺，调剂核心位置是必要的从头设核心位 置并降低速度，就可能取得干净的切口，固然无法幸免小毛刺。

——在板材表面涂层油膜会取得 更好的穿孔成效，而不降低加工质量关于不锈钢，请选择:——氧气切割:关于 5mm 以上的厚板材，降低进给速度，激光荣用脉冲模式 ——关于穿孔和切割采纳一样的喷嘴高度铝铝及其合金更适宜用持续模式切割尽管有高反射率和热传导性，厚度 6mm 以下的铝材能够 切割，这取决于合金类型和激光器能力铝能够用氧切割或高压氮切割: 当用氧切割时，切割表面粗糙而坚硬只产生一点火焰，但却难以排除——用氮气时，切割表面滑腻当加工 3mm 以下的板材时，通过最优调整后能够取得事实上 无毛刺的切口关于更厚的板材，会产生难以去除的毛刺——纯铝因为其高纯超级难切割——合金含量越高，材料越易切割话 建议：只有在系统上安装有“反射吸收”装置的时候才能切割铝材不然反射会损坏光学 组件钛 钛板材用氩气和氮气作为加工气体来切割其它参数能够参考镍铬钢铜和黄铜——两种材料都具有高反射率和超级好的热传导性——厚度 1mm 以下的黄铜能够用氮气切割——厚度 2mm 以下的铜能够切割，加工气体必需用氧气话 建议：只有在系统上安装有“反射吸收”装置的时候才能切割铜和黄铜不然反射会 损坏光学组件班合成材料危险：切割合成材料时要牢记切割的危险和可能排放的危险物质。

可加工的合成材料有：热塑性塑料、热硬化材料和人造橡胶用激光切割机来加工 PVC 或聚乙烯是不行的，因为释 放的气体是有毒的对于这两种材料，最好使用水压切割丙烯酸玻璃能够用激光切割氮气用作加工气体，气压必需低于0.5bar如此能够取得滑腻的 切割表面有机物危险：在所有有机物切割中都存在着着火的危险（用氮气作为加工气体，也能够用紧缩空气作为加工气体）木材、皮革、纸板和纸能够用激光切割切割边缘会烧焦（褐色）进给速度越高，碳化越少 当加工胶合板时，不可能保证会有干净的切口，因为每层胶依照其类型和种类而成份不同 其它材料有关您感爱好的其它材料的信息能够从我公司的用户工程效劳部门取得材料的可切割厚度生产值 mm）最大能够切割的厚度只在最优的机床和参数调整的情形下才有可能（最大值 mm ）2.4 激光脉冲模式模式表示符号应用例子连续模式CW||1—K—低压切割普通切割—高压切割f结构钢用2f铝用N 2 f不锈钢用N 恒定功率切可得到相对精密的切割门脉冲GP41 ■ ■ ■—穿孔 —细小轮廓f以结构钢为例： —轮廓上的小孔—小孔直径为材料厚度的 半 —细轮廓超脉冲SPk—穿孔—高反射率的 材料f铜用N2f不锈钢用O f耐热的碳钢用O2增加激光功率用100%CW+超脉冲 (Inox +铝合金用NJ。

超强脉冲HP—穿孔穿孔时，效果和增加频率得到的相对：f厚板的快速穿孔，有少量碎屑 f锌钢用OO2.5 气体参数气体参数包括：——气体类型——气压——喷嘴直径和几何结构气压和喷嘴几何结构决定了边缘粗糙度和毛刺的生成 加工气体消耗取决于喷嘴直径和气 压关于加工气体的更多信息在“维修保养手册——气体操纵”章节里——切割气压在 5bar 以下为低压，达 20bar 为高压 ——经常使用的切割喷嘴为锥体状的圆形口——维持喷嘴和工件表面之间的间距尽可能的小是必要的距离越小，有效冲击割缝壁的气体 质量就越高常常利用0.5 到 1.5之间的间距第三章 激光加工3.1 。