放眼现代制造工业,激光切割的应用越来越广泛,这一增长势头主要源自于激光切割的诸多优势,如切割材料种类广泛,切割路径灵活多变等。在切割过程中,垂直度的把握直接关系到切割质量和切割速度。
什么是垂直度?垂直度是限制实际要素对基准在垂直方向上变动量的一项指标。简要表征的话,就是以一个线或面为基准面,另一个线或面垂直投影到基准面上的长度,就是图(1)中的L。
图(1)
切割过程中,良好的垂直度不仅带来良好的视觉感受,对于加工精度和加工便捷性也都有大幅提升。那么激光切割过程中影响垂直度的因素都有哪些?
首先,从光学性质上来说,虽然激光是一种高指向性的光束,但实际上也是存在一定的发散性,激光光束的一项指标——发散角,即说明了激光的这一特性。如(2)图所示,θ即为光束发散角,而当激光从激光器进入切割头经过扩束/准直镜和聚焦镜后呈现出(3)图中的状态,这时就涉及到一个非常重要的概念,即“焦深”。当发散角越大焦距越短时,焦深越短,反之发散角越小或焦距越长,则焦深越长。同功率激光器,短焦深的优势是焦点处能量密度更高,薄板加工速度更快,而长焦深的优势则是厚板切割能力更好。同时鉴于切割时光束在割缝中多次“反射式”传播和被吸收,故长焦深更容易带来好的垂直度。
图(2) 图(3)
其次,从切割工艺上来说,切割速度越快带来的断面效果和垂直度越好,所以提高切割速度能够有效优化同一厚度板材切割的垂直度。但切割速度的提升又要从哪些方面着手?
1. 提高激光功率:提高速度首先想到的必然是提高激光功率。
2. 改变切割气体种类:切碳钢时,特别是薄的碳钢板时,将氧气改为氮气或者空气,也就是将氧化切割方式转变为熔化切割方式,可以有效提升切割速度,但前提是功率足够。
飞博大功率光纤激光器,更优秀的光束品质,给客户更好的使用体验
同种激光器在提升厚板切割速度方面也存在瓶颈,比如8000W和10000W激光器切割30mm碳钢板速度相差无几。那么在提速无望的情况下又该如何?
1) 缩小喷嘴。切碳钢时,在保证切割能力的前提下,尽量缩小喷嘴尺寸,这一方法可加强喷嘴所出气流的稳定性。
2) 加大正焦量。焦点越大,在纵向上照射到割缝板材的激光能量越深、越均匀,就像用两米长的剪刀去裁剪A4纸一样,稳!
3) 用正焦位置进行熔化切割。“熔化切割”即是用氮气做辅助气体切割不锈钢或铝合金,这种切割方式通常会采用“负焦”参数,但负焦切厚板会在刀口上部留下一个“小圆弧”。如果对这种方式不满意的话,建议用正焦脉冲的形式切割,断面虽然不如负焦方式的细腻,但“小圆弧”会消失。
飞博8000W负焦切25mm不锈钢 飞博8000W正焦切25mm不锈钢
上海飞博激光将持续带来更多的新产品和新改进。