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激光切割的優(yōu)點之一是光束的能量密度高,一般10W/cm2。由于能量密度與面積成反比,所以焦點光斑直徑盡可能的小,以便產(chǎn)生一窄的切縫;同時焦點光斑直徑還和透鏡的焦深成正比。聚焦透鏡焦深越小,焦點光斑直徑就越小。但切割有飛濺,透鏡離工件太近容易將透鏡損壞,因此一般大功率CO2激光切割機工業(yè)應用中廣泛采用5〃~7.5〃〞(127~190mm)的焦距。實際焦點光斑直徑在0.1~0.4mm之間。對于高質量的切割,有效焦深還和透鏡直徑及被切材料有關。激光是一種光,與其他自然光一樣,是由原子(分子或離子等)躍遷產(chǎn)生的。例如用5〃的透鏡切碳鋼,焦深為焦距的 2%范圍內,即5mm左右。因此控制焦點相對于被切材料表面的位置十分重要。
顧慮到切割質量、切割速度等因素,原則上6mm的金屬材料,焦點在表面上; 6mm的碳鋼,焦點在表面之上; 6mm的不銹鋼,焦點在表面之下。具體尺寸由實驗確定。在工業(yè)生產(chǎn)中確定焦點位置的簡便方法有三種:
(1)打印法:使切割部件從上往下運動,在塑料板上進行激光束打印,打印直徑小處為焦點。
(2)斜板法:用和垂直軸成一角度斜放的塑料板使其水平拉動,尋找激光束的小處為焦點。
(3)藍色火花法:去掉噴嘴,吹空氣,將脈沖激光打在不銹鋼板上,使切割部件從上往下運動,直至藍色火花大處為焦點。
切割穿孔技術:任何一種熱切割技術,除少數(shù)情況可以從板邊緣開始外,一般都必須在板上穿一小孔。早先在激光沖壓復合機上是用沖頭先沖出一孔,然后再用激光從小孔處開始進行切割。對于沒有沖壓裝置的激光切割機有兩種穿孔的基本方法:
脈沖穿孔:(Pulse drilling)采用高峰值功率的脈沖激光使少量材料熔化或汽化,常用空氣或氮氣作為輔助氣體,以減少因放熱氧化使孔擴展,氣體壓力較切割時的氧氣壓力小。每個脈沖激光只產(chǎn)生小的微粒噴射,逐步深入,因此厚板穿孔時間需要幾秒鐘。一旦穿孔完成,立即將輔助氣體換成氧氣進行切割。這樣穿孔直徑較小,其穿孔質量優(yōu)于爆裂穿孔。對氣流的基本要求是進入切口的氣流量要大,速度要高,以便足夠的氧化使切口材料充分進行放熱反應。為此所使用的激光器不但應具有較高的輸出功率;更重要的時光束的時間和空間特性,因此一般橫流CO2激光器不能適應激光切割的要求。
金屬激光切割機設備除塵的方法
1、干式處理方式(干式切割)
干式切割是為金屬切割機的工作平臺增加一套捕集裝置,并把捕集到的直接輸送到過濾凈化設備,統(tǒng)一過濾處理達標后再予以排放。切割產(chǎn)生的基本上形成于工件切口的下方,因此抽氣式負壓切割平臺成為了目前常見的捕集裝置。為了節(jié)省設備投資和提高抽風效率,即以較小的吸風量達到較高的采集量——只對正處于切割過程中的區(qū)域進行吸塵處理,因此切割平臺沿切割機主導軌方向會被分割成(均勻的)密閉小區(qū)域,旁側開有出風口。吸風口的工作形式有側吸式移動吸風口及吸塵室側壁閥門式吸風口之分。在加工過程中發(fā)現(xiàn)異常時,應立即停機,及時排除故障或上報主管人員。其中,前者因結構簡單、工作可靠及除塵效果較好而被普遍采用。
2、濕式處理方式(濕式切割)
濕式切割就是制作一個水床切割平臺,把工件放置在水中或水面,然后在水下或緊貼水面的地方完成切割作業(yè),用水來處理切割過程中產(chǎn)生的,從而達到凈化環(huán)境的目的。