浅谈激光切割不锈钢厚板的工艺调试

背景分析

随着经济的日益发展，人们对生活品质的追求越来越高，和大家生活息息相关的不锈钢的使用量也大幅提高。如今激光切割不锈钢厚板工艺越来越成熟，将逐步取代传统切割工艺方式。

要想切出高质量的厚板不锈钢，需要对切割工艺要素进行充分了解。

切割工艺要素

1、喷嘴选型

喷嘴直径大小决定了进入切口的气流形状、气体扩散面积、气体流速，从而影响了熔融物去除、切割的稳定情况。进入切口的气流量大、速度快、工件在气流中的位置恰当，喷射去除熔融物的能力越强。固定流量下，不同喷嘴尺寸，监控气压不锈钢越厚，喷嘴的选用应越大，比例阀设置越大，增大流量，才能确保压力，切割出正常断面效果。

2、辅助气体选择和气体纯度

不锈钢激光切割加工中经常会用到各种辅助气体，例如氧气、氮气、空气等，使用不同的气体类型，切割断面的效果不同。氧气是黑色断面，空气为淡黄色，氮气可保持不锈钢原色不被氧化。不锈钢切割以氮气为首选辅助气体。

根据华俄激光在激光行业多年的技术探索和积累，建议氧气和氮气纯度：

1）氧气

优点：切割速度高，能切割厚板料

纯度建议：≥99.999%

2）氮气

优点：避免切割边的氧化,工件因此不需再重新加工

纯度建议：≥99.995%        

   

氮气流量与喷嘴直径，气体压力的测试数据图表

纵坐标为气体流量测试数值，横坐标为调整设置不同气体压力变化，不同颜色表示的是不同喷嘴直径的测试条件。从上表图形可以看出，流量是由设置气体压力和喷嘴直径决定的，并是线性正相关性。

3、焦斑位置

为保证切割效果，及保护喷嘴不受损伤，在切割加工前还需要做同轴测试，确保喷嘴与激光器输出光束同轴。测试方法：将透明胶带纸贴至喷嘴出口端面上，调整激光输出功率进行打孔，观察透明胶带纸上是否有中心孔及中心孔的位置，同步调节镜腔手柄上的调整螺钉，直至激光在透明胶带纸上打出的孔与喷嘴中心重合。

焦点不一样，所能切割的厚度、材质、品质也不一样，切割不同的材质和厚度，都需要调节成不同的焦点。切割前，测量出实际零焦点，以零焦点为基准才能够进行切割工艺参数的测试和分析，不锈钢切割以负离焦为主要工艺选择方向。

4、激光频率调整，以及占空比对切割质量的影响

频率变化对不锈钢厚板切割的影响：

频率从500－200Hz范围减小，切割断面效果变细腻，分层慢慢改善。频率设置到100Hz时，无法切割，反蓝光。通过频率的改变，找出最佳频率范围。为确保最佳切割断面，必须保证脉冲次数与单脉冲能量完美匹配。

占空比变化对不锈钢厚板切割的影响：

占空比53％是临界值，继续降低占空比，下表面出现未切透痕迹，占空比增大到60％，断面变粗糙，分层明显，切割表面发黄。

超高功率激光器切割厚不锈钢效果示例图

总结：精工出细活，总体来说，喷嘴高度，机床运动参数，运动加速度，运行速度，材料材质等对切割结果的影响也需要进行逐项测试和分析，需要激光工艺调试技术等有志人士积极努力地为激光切割工艺的提升做出贡献。当激光切割能力达到130毫米甚至更高，应用的行业领域也将进一步扩大。

来源：华俄激光