激光切割關鍵技術一

    CO2激光切割的幾項關鍵技術是光、機、電一體化的綜合技術。

    激光束的參數、機器與數控系統的性能和精度都直接影響激光切割的效率和質量。特別是關于切割精度較高或厚度較大的零件，必需控制和處理以下幾項關鍵技術：

    焦點位置控制技術

    焦點位置控制技術：激光切割的優點之一是光束的能量密度高，普通10W/cm2。由于能量密度與4/πd2成正比，所以焦點光斑直徑盡可能的小，以便產生一窄的切縫；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，因而普通大功率CO2激光切割工業應用中普遍采用5〃~7.5〃〞（127~190mm）的焦距。實踐焦點光斑直徑在0.1~0.4mm之間。關于高質量的切割，有效焦深還和透鏡直徑及被切資料有關。例如用5〃的透鏡切碳鋼，焦深為焦距的+2%范圍內,即5mm左右。因而控制焦點相關于被切資料外表的位置非常重要。顧忌到切割質量、切割速度等要素，準繩上6mm的碳鋼，焦點在外表之上；6mm的不銹鋼，焦點在外表之下。詳細尺寸由實驗肯定。

    在工業消費中肯定焦點位置的煩瑣辦法有三種：⑴打印法：使切割頭從上往下運動，在塑料板上停止激光束打印，打印直徑最小處為焦點。⑵斜板法：用和垂直軸成一角度斜放的塑料板使其程度拉動，尋覓激光束的最小處為焦點。⑶藍色火花法：去掉噴嘴，吹空氣，將脈沖激光打在不銹鋼板上，使切割頭從上往下運動，直至藍色火花最大處為焦點。關于飛行光路的切割機，由于光束發散角，切割近端和遠端光陰程長短不同，聚焦前的光束尺寸有一定差異。入射光束的直徑越大，焦點光斑的直徑越小。為了減少因聚焦前光束尺寸變化帶來的焦點光斑尺寸的變化，國內外激光切割系統的制造商提供了一些專用的安裝供用戶選用：

    ⑴平行光管。這是一種常用的辦法，即在CO2激光器的輸出端加一平行光管停止擴束處置，擴束后的光束直徑變大，發散角變小，使在切割工作范圍內近端和遠端聚焦前光束尺寸接近分歧。

    ⑵在切割頭上增加一獨立的挪動透鏡的下軸，它與控制噴嘴到資料外表間隔（standoff）的Z軸是兩個互相獨立的局部。當機床工作臺挪動或光軸挪動時，光束從近端到遠端F軸也同時挪動，使光束聚焦后光斑直徑在整個加工區域內堅持分歧。

    ⑶控制聚焦鏡（普通為金屬反射聚焦系統）的水壓。若聚焦前光束尺寸變小而使焦點光斑直徑變大時，自動控制水壓改動聚焦曲率使焦點光斑直徑變小。

    ⑷飛行光路切割機上增加x、y方向的補償光路系統。即當切割遠端光程增加時使補償光路縮短；反之當切割近端光程減小時，使補償光路增加，以堅持光程長度分歧。

    切割穿孔技術

    任何一種熱切割技術，除少數狀況能夠從板邊緣開端外，普通都必需在板上穿一小孔。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端停止切割。關于沒有沖壓安裝的激光切割機有兩種穿孔的基該辦法：

    ⑴爆破穿孔：（Blastdrilling），資料經連續激光的映照后在中心構成一凹坑，然后由與激光束同軸的氧流很快將熔融資料去除構成一孔。普通孔的大小與板厚有關，爆破穿孔均勻直徑為板厚的一半，因而對較厚的板爆破穿孔孔徑較大,且不圓，不宜在請求較高的零件上運用（如石油篩縫管），只能用于廢料上。此外由于穿孔所用的氧氣壓力與切割時相同，飛濺較大。

    ⑵脈沖穿孔：（Pulsedrilling）采用頂峰值功率的脈沖激光使少量資料凝結或汽化，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。每個脈沖激光只產生小的微粒放射，逐漸深化，因而厚板穿孔時間需求幾秒鐘。一旦穿孔完成，立刻將輔助氣體換成氧氣停止切割。這樣穿孔直徑較小，其穿孔質量優于爆破穿孔。為此所運用的激光器不但應具有較高的輸出功率；更重要的是光束的時間和空間特性，因而普通橫流CO2激光器不能順應激光切割的請求。此外脈沖穿孔還需求有較牢靠的氣路控制系統，以完成氣體品種、氣體壓力的切換及穿孔時間的控制。在采用脈沖穿孔的狀況下，為了取得高質量的切口，從工件靜止時的脈沖穿孔到工件等速連續切割的過渡技術應以注重。從理論上講通?？筛膭蛹铀俣蔚那懈顥l件：如焦距、噴嘴位置、氣體壓力等，但實踐上由于時間太短改動以上條件的可能性不大。在工業消費中主要采用改動激光均勻功率的方法比擬理想，詳細辦法有以下三種：⑴改動脈沖寬度；⑵改動脈沖頻率；⑶同時改動脈沖寬度和頻率。實踐結果標明，第⑶種效果最好。