激光切割的技术指标
一、氮气切割要素 氮气切割因自身的特点,切割条件和氧气切割有着明显的差异。经过两年多的实际应用,我们通过实践逐步掌握了氮气切割的要素。 1.气体参数 气压和喷嘴决定了切断面的表面粗糙度、毛刺。适当增加气压有利于排渣,但过大则会增加表面粗糙度值。氮气切割对于气体参数有如下要求:(1)气压 氮气不参与燃烧,用于吹掉相对温度较低的液态材质,需要(10~14)*105Pa的高气压。而氧气切割的压力一般不超过4*105Pa。(2) 喷嘴 氮气使用高压,要求较大的喷嘴直径以保证出气量。例如切割2mm厚的不锈钢,氧气使用喷嘴HK10(? 10mm),氮气则要求HK15(?15mm)。(3)纯度氮气纯度对切割质量有很大影响(见表2),所含氧气影响切割质量。而水分则会对激光器造成危害,因此气体级别至少应保证在4.5级。 2.切割参数 切割参数、加工程序相互独立,方便了参数的调整。丰富的参数可控制切割过程的各个方面,是决定切割质量的关键所在。氮气切割和氧气切割因加工方式上的差异,对下列切割参数有着不同的要求。 表1 激光切割加工范围
材料 辅助气体 最大切割厚度/mm 碳钢 O2 16~20 不锈钢 O2 6~10 不锈钢 N2 8~12 硬铝 N2 4~8 软铝 N2 2~6 黄铜 N2 3~4
表2 氮气纯度和切割质量的关系
气体级别 气体纯度(%) 氧气含量*10-6 水含量*10-6 切割断面面质量 2.8 ≥99.8 ≤500 ≤20 无氧气,表面微黄 3.5 ≥99.95 ≤100 ≤10 无氧化,没有光泽 4.5 ≥99.995 ≤10 ≤5 无氧化,断面光亮 5.0 ≥99.9999 ≤3 ≤5 安全无氧化,断面有光泽 (1)速度 氮气切割仅仅依靠激光熔化材料,需要时间较长,切割速度较氧气切割慢。 (2)功率 氮气切割要求高功率保证持续的村质熔化。一律在100%左右。 (3)焦点位置 氮气切割完全依靠激光能量,焦点下移能够增强光束能量,要求焦点接近板材的底端。氧气切割则要求焦点在板材表面。 (4)穿孔气压到切割气压的转换时间 氮气切割时穿孔气压为2*105Pa,和切割气压有很大差距。气压陡然上升容易导致激光断弧。提供几十毫秒的缓冲时间使气压平衡过渡,保证切割质量。氧气切割时穿孔气压和切割气压差距很小,不需要提供这个转换时间。 (5)加速因子 切割改变方向时的加速度。氮气切割时因能量需求增加,所以一般低于1m/s2,而且随厚度的增加而急剧降低。氧气切割时为一般1m/s2左右,而且不随厚度剧烈变化,而是小幅下降。
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