厚板材料進行激光切割的技術(shù)難點分析--激光切割技術(shù)分享
10激光切割機mm切割厚度以下的鋼板不再是問題。但如果要切割較厚的鋼板，通常需要超過5個輸出功率kW高功率激光器，切割質(zhì)量也顯著下降。由于高功率激光設(shè)備成本高，其輸出激光模式不利于激光切割，傳統(tǒng)的激光切割方法在切割厚板時沒有優(yōu)勢。
激光切割厚板材料的技術(shù)難點分析
1、準穩(wěn)態(tài)燃燒過程維持比較困難。金屬激光切割機實際切割過程中，能切透的板厚是有限的，這與切割前沿鐵不能穩(wěn)定燃燒密切相關(guān)。燃燒過程要能持續(xù)進行，切縫頂部的溫度必須達到燃點。單獨靠鐵氧燃燒反應(yīng)釋放的能量，實際上不能確保燃燒過程持續(xù)進行。一方面，是由于切縫被噴嘴噴出的氧流連續(xù)冷卻，降低了切割前沿的溫度：另一方面，燃燒形成的氧化亞鐵層覆蓋在工件表面，阻礙氧的擴散，當(dāng)氧的濃度降低到一定程度時，燃燒過程將會熄滅。采用傳統(tǒng)會聚性光束進行激光切割時，激光束作用于表面的區(qū)域很小，由于激光功率密度很高，所以不僅僅在激光輻射的區(qū)域，工件表面溫度達到了燃點，而且由于熱傳導(dǎo)，一個更寬的區(qū)域達到了燃點溫度。而氧流作用于工件表面的直徑要比激光束直徑要大。這表明不僅在激光輻射區(qū)域，應(yīng)發(fā)生強烈的燃燒反應(yīng)，并在激光束照射的光斑周圍同時燃燒。切割厚板時，切割速度相當(dāng)慢，工件表面的鐵氧燃燒速度比切割頭快。燃燒一段時間后，由于氧濃度下降，燃燒過程熄滅。只有當(dāng)切割頭移動到這個位置時，燃燒反應(yīng)才會重新開始。切割前沿的燃燒過程是周期性的，這將導(dǎo)致切割前沿的溫度波動，切口質(zhì)量變差。
2.板厚方向的氧純度和壓力難以保持恒定。切割金屬激光切割機厚板時，氧純度的降低也是影響切口質(zhì)量的重要因素。氧流的純度對切割過程有很強的影響。當(dāng)氧流純度下降0時. 9%，鐵氧燃燒率將下降10%；當(dāng)純度下降5%時，燃燒率將下降37%。燃燒率的下降將大大降低燃燒過程中輸入縫的能量，降低切割速度，增加切割面液體層中鐵的含量，從而增加熔渣的粘度，導(dǎo)致熔渣排放困難，使切口下部出現(xiàn)嚴重的掛渣，使切口質(zhì)量難以接受。為了保持切割穩(wěn)定，需要在板厚方向切割氧流的純度和壓力基本保持恒定。在傳統(tǒng)的激光切割過程中，通常使用普通的錐形噴嘴，可以滿足薄板切割的使用要求。但在切割厚板時，隨著供氣壓力的增加，噴嘴流場容易形成激波，激波對切割過程有許多危害，降低氧流的純度，影響切口質(zhì)量。
一般有三種方法可以解決這個問題:(1)在切割氧流周圍添加預(yù)熱火焰(2)在切割氧流周圍添加輔助氧流(3)合理設(shè)計噴嘴內(nèi)壁，改善氣流場特性。
