激光切割薄板有毛刺
毛刺的本質是材料未被完全汽化或有效吹走的殘留熔融物。因此,解決方案圍繞 “提升能量”和“優化排渣”兩大核心。
第一步:快速檢查與基礎調整(最容易操作)
1. 檢查氣體類型和壓力:
· 切割碳鋼(鐵板):必須使用氧氣(O?)。氧氣不僅作為輔助氣體,更參與放熱反應,增加能量。如果誤用了氮氣或空氣,必然會產生大量難以清除的毛刺。
· 切割不銹鋼、鋁:必須使用高純度、高壓力的氮氣(N?)。氮氣的作用是吹走熔融金屬并防止氧化。如果氣壓不足或純度不夠,熔融物無法被徹底吹下,就會在背面形成毛刺(也稱掛渣)。
· 氣體壓力: 確保氣壓足夠。對于薄板,氧氣壓力通常在 0.8 - 1.5 Bar,氮氣壓力則可能需要 10 - 16 Bar 甚至更高(具體參考設備廠商的切割參數表)。壓力過低是導致毛刺的主要原因之一。
2. 檢查噴嘴狀態和高度:
· 噴嘴選擇: 使用合適直徑的噴嘴。對于薄板,常用 Φ1.0mm 或 Φ1.5mm 的噴嘴。噴嘴過小可能導致氣體流量不足。
· 噴嘴清潔: 檢查噴嘴口是否有金屬飛濺物堵塞,如有,請立即清理或更換。一個不潔凈的噴嘴會嚴重擾亂氣流。
· 噴嘴高度: 確保噴嘴到板材的距離(割嘴高度)設置正確。太高會導致氣流擴散,壓力損失;太低則容易反渣損壞噴嘴。參考設備手冊設置正確高度。
第二步:優化切割工藝參數(最關鍵的一步)
如果基礎檢查無誤,毛刺問題大概率出在工藝參數上。請根據您的材料類型進行調整:
情況A:切割碳鋼(使用氧氣)
· 焦點位置: 焦點位置是重中之重!
· 毛刺在板材背面(下表面): 這是最常見的類型,說明能量不足或速度過快,底部材料未完全反應。解決方案:
· 適當降低切割速度。 這是最直接有效的方法,讓熱量有更長時間作用。
· 檢查并確保焦點位置正確。 對于薄板碳鋼,焦點通常在板材表面或略微偏下(例如-0.5mm)。可以嘗試將焦點向下調整(更深入板材),以增強底部的能量。
· 適當增加激光功率。
· 毛刺在板材正面: 比較少見,說明上部能量過強。可以嘗試將焦點向上調整(遠離板材)。
· 功率、速度、頻率匹配:
· 原則: 功率、速度和氣體壓力必須匹配。使用設備廠商提供的切割參數表作為基礎。
· 現象: 如果速度過快,切口下部會掛渣;如果功率過大,可能燒蝕過度,切口不精細。
· 建議: 進行 “參數測試網格” 。固定其他參數,只改變功率和速度,切割一組小方塊,選出切口最光滑無毛刺的組合。
情況B:切割不銹鋼/鋁(使用氮氣)
· 核心矛盾: 氮氣切割是“冷切割”,不依賴化學反應,全靠激光能量熔化,高壓氮氣吹走。因此,高氣壓和充足的功率是關鍵。
· 解決背面掛渣:
· 大幅提高氮氣壓力。 這是首要措施。對于1mm不銹鋼,壓力可能需要12Bar以上。
· 確保焦點位置正確。 不銹鋼切割通常焦點在板材表面。
· 檢查氮氣純度。 純度必須達到99.9%(4.5級)或更高,雜質(特別是氧氣)會導致邊緣氧化和掛渣。
· 適當降低頻率。 降低脈沖頻率(如從5000Hz降到1000Hz)可以增加單個脈沖的能量,有助于熔化更厚的材料層,便于吹走。
第三步:設備狀態與維護檢查
如果以上調整均無效,需要考慮設備本身的問題。
1. 激光器輸出能量: 激光器功率是否衰減?出光是否穩定?可以通過功率計檢測實際輸出功率。
2. 光學系統清潔度:
· 保護鏡片: 檢查切割頭內的保護鏡片是否污染。臟的鏡片會吸收激光能量,導致實際到達工件的功率下降。定期清潔或更換。
· 聚焦鏡: 同樣需要保持清潔。
3. 光束質量: 激光束的模式不好(如不是基模)會導致能量分布不均,切割能力下降。這需要由專業服務人員檢查和調整。
4. 噴嘴同心度: 噴嘴中心與激光光束不同軸,會導致氣流偏斜,排渣不暢。需要使用調同心度工具進行校準。
最后小提示:
每次只改變一個參數,并做好記錄,這樣才能準確找到問題所在并積累經驗。