激光切割厚板時(shí)，穿孔是非常關(guān)鍵且容易出現(xiàn)問題的環(huán)節(jié)。參數(shù)調(diào)整不當(dāng)會(huì)導(dǎo)致穿孔時(shí)間長(zhǎng)、熔渣飛濺（爆孔）、噴嘴損壞、鏡片污染甚至板材過燒等問題。調(diào)整參數(shù)需要綜合考慮材料類型、厚度、激光功率、輔助氣體及設(shè)備狀態(tài)。以下是調(diào)整厚板穿孔參數(shù)的核心要點(diǎn)和步驟：
一、 核心參數(shù)解析與調(diào)整方向
1.穿孔功率 (Piercing Power):
作用：
提供初始熔化能量。過高易爆孔，過低打不穿。
調(diào)整方向：
厚板（尤其碳鋼）：通常低于切割功率。從切割功率的 60%-80%開始嘗試。過高的功率瞬間輸入大量熱量，底部熔融金屬來不及汽化噴出，壓力積聚導(dǎo)致劇烈爆炸（爆孔）。不銹鋼、鋁合金穿孔功率可接近或等于切割功率。
漸進(jìn)式穿孔（軟啟動(dòng)）：更先進(jìn)有效的方法。功率從低到高緩慢爬升，讓熱量平緩傳導(dǎo)，熔融金屬逐步排出。例如：從30%功率開始，在0.5-2秒內(nèi)（取決于厚度）線性增加到目標(biāo)穿孔功率或切割功率。
2.穿孔時(shí)間 (Piercing Time/Delay):
作用：
激光在一點(diǎn)上停留的時(shí)間，用于穿透板材。
調(diào)整方向：
必須足夠長(zhǎng)以確保完全穿透。時(shí)間不足會(huì)導(dǎo)致切割從半熔融狀態(tài)開始，斷刀、掛渣。
避免過長(zhǎng)：過長(zhǎng)會(huì)嚴(yán)重過燒、熔池?cái)U(kuò)大、浪費(fèi)氣體、降低效率，并增加爆孔風(fēng)險(xiǎn)（尤其高功率時(shí)）。
參考：隨厚度指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)。例如：
10mm 碳鋼：約 0.8 - 1.5秒
20mm 碳鋼：約 2.0 - 4.0秒
30mm 碳鋼：可能需 5 - 10秒甚至更長(zhǎng)
觀察關(guān)鍵：穿孔后期飛濺物明顯減弱變少，并聽到穿透時(shí)的氣流聲變化（或設(shè)備有穿透感應(yīng)信號(hào)）。
3.脈沖頻率 (Pulse Frequency) 和 占空比 (Duty Cycle):
作用 (脈沖激光)：
控制激光能量輸出的模式。高峰值功率脈沖有利于擊穿材料，低占空比有利于散熱排渣。
調(diào)整方向：
厚板穿孔：推薦使用脈沖模式，而不是連續(xù)波(CW)。
頻率： 使用較低頻率(如 50 - 500 Hz)。較低頻率使單個(gè)脈沖能量更高，沖擊力更強(qiáng)，并有時(shí)間間隔讓熔渣排出和散熱。
占空比：使用較低占空比 (如 30% - 60%)。低占空比意味著脈沖持續(xù)時(shí)間短，間隔時(shí)間長(zhǎng)，有利于控制熱輸入和排渣。
配合：高峰值功率（由功率和占空比決定）+ 低頻率是厚板穿孔的理想組合。避免高頻高占空比的“類連續(xù)”模式穿孔。
4.輔助氣體 (Assist Gas) 類型與壓力：
作用：
吹走熔渣、冷卻、參與反應(yīng)（氧氣）或保護(hù)（氮?dú)猓?/span>
調(diào)整方向：
碳鋼 (通常用氧氣)：
壓力：穿孔壓力通常顯著低于切割壓力！高氣壓會(huì)把熔融金屬?gòu)?qiáng)力壓向孔壁甚至底部，阻礙穿透并增加爆孔風(fēng)險(xiǎn)。從切割壓力的 1/3 - 1/2開始嘗試 (例如切割用1.5Bar，穿孔試0.5-0.8Bar)。穿孔成功后再切換到切割所需的高氣壓。
氧氣純度：必須高（>99.5%），否則反應(yīng)效率低，穿孔慢。
不銹鋼/鋁合金 (通常用氮?dú)?：
壓力：穿孔壓力可以接近或略低于切割壓力（切割本身壓力就很高）。高氣壓有助于快速吹走熔融物。但仍需避免過高導(dǎo)致熔渣飛濺過猛損壞噴嘴。
氮?dú)饧兌?/span>：要求非常高（≥99.999%），尤其是厚板和高反射材料。
5.焦點(diǎn)位置 (Focus Position):
作用：
影響能量密度和熔深。
調(diào)整方向：
厚板穿孔：通常將焦點(diǎn)設(shè)在板材表面以下 (負(fù)離焦)，以增加孔底部的能量密度，利于穿透。具體深度需要試驗(yàn)（例如 -3mm 到 -1/3板厚）。有時(shí)也采用變焦點(diǎn)穿孔：開始時(shí)焦點(diǎn)在表面或略上以快速開孔，然后快速下移到深處以完成穿透。
6. 噴嘴類型與高度 (Nozzle & Standoff):
作用：
導(dǎo)氣體，保護(hù)鏡片。
調(diào)整方向：
噴嘴口徑：厚板穿孔推薦使用較大口徑噴嘴（如碳鋼氧氣切割用Φ2.0mm或更大）。大口徑氣體流量大，容錯(cuò)率高，不易被飛濺物堵塞。
噴嘴高度：穿孔時(shí)適當(dāng)提高噴嘴高度（例如比切割高度高0.5-1.0mm），可以減少熔融金屬飛濺反彈堵塞噴嘴的幾率。確保高度穩(wěn)定，避免碰撞。
二、 優(yōu)化穿孔工藝的策略（除了參數(shù)）
1.漸進(jìn)式/斜坡穿孔 (Ramp Piercing / Soft Pierce):
如前所述，功率和/或氣壓隨時(shí)間逐步增加（斜坡上升），是解決厚板爆孔最有效的手段之一。現(xiàn)代激光切割機(jī)普遍支持此功能。
2. 爆破穿孔 (Blast Piercing)：
在即將穿透的瞬間（通過時(shí)間或感應(yīng)判斷），短暫大幅提高氣壓（有時(shí)也提高功率），利用高壓氣體瞬間“爆破”掉底部殘留的熔融層。需要精確控制時(shí)機(jī)。
3. 預(yù)鉆孔/導(dǎo)孔：
對(duì)于極厚板材（如50mm以上）或特殊材料/高要求工件，在切割路徑起點(diǎn)預(yù)先用機(jī)械鉆頭鉆一個(gè)小孔（直徑略大于切割縫寬），完全規(guī)避激光穿孔問題。犧牲效率，保證質(zhì)量和可靠性。
4. 使用穿孔感應(yīng)技術(shù)：
部分高端設(shè)備配備穿透檢測(cè)（如檢測(cè)等離子體發(fā)光、背反射光變化、氣壓變化等），能自動(dòng)停止穿孔過程，避免過燒。
5. 從邊緣起切：
如果工件設(shè)計(jì)允許，盡量避免在板材內(nèi)部穿孔，改為從板材邊緣開始切割。這是最安全、最高效的方式。
三、 調(diào)試步驟與安全注意事項(xiàng)
1.安全第一：
佩戴防護(hù)眼鏡，確保工作區(qū)域安全，遵循設(shè)備操作規(guī)程。厚板穿孔飛濺非常劇烈！
2. 查閱基礎(chǔ)參數(shù)：
從設(shè)備廠家提供的切割參數(shù)手冊(cè)或數(shù)據(jù)庫(kù)中找到對(duì)應(yīng)材料、厚度的基礎(chǔ)切割參數(shù)。
3.設(shè)定初始穿孔參數(shù)：
功率：取切割功率的 60-80% (碳鋼氧氣)。
時(shí)間：參考手冊(cè)或經(jīng)驗(yàn)值（寧長(zhǎng)勿短，后續(xù)再優(yōu)化）。
氣壓：取切割氣壓的 1/3 - 1/2 (碳鋼氧氣)。
頻率/占空比：設(shè)為低頻低占空比脈沖模式（如 100Hz, 40%）。
焦點(diǎn)：設(shè)為負(fù)離焦（如 -5mm 對(duì)20mm碳鋼）。
噴嘴：用大口徑，適當(dāng)提高高度。
啟用漸進(jìn)穿孔（強(qiáng)烈推薦）：設(shè)置起始功率（如30%）、結(jié)束功率（目標(biāo)穿孔功率）、斜坡時(shí)間（如1.5秒）。
4.進(jìn)行單點(diǎn)穿孔測(cè)試：
在廢料板上進(jìn)行。
觀察過程：飛濺是否劇烈（爆孔）？時(shí)間是否過長(zhǎng)？能否穩(wěn)定穿透（聽聲音，看背面是否有穩(wěn)定氣流噴出或小孔）？
檢查結(jié)果：孔是否圓？孔壁是否光滑？底部熔渣堆積是否嚴(yán)重？噴嘴是否干凈？
5.迭代調(diào)整：
爆孔：
首要降低穿孔氣壓！其次嘗試降低穿孔功率（或漸進(jìn)結(jié)束功率），增加穿孔時(shí)間（或漸進(jìn)斜坡時(shí)間），降低頻率/占空比。檢查噴嘴是否損壞或口徑太小。
穿不透/時(shí)間過長(zhǎng)：
首要增加穿孔時(shí)間！其次嘗試增加穿孔功率（或漸進(jìn)結(jié)束功率），稍微增加氣壓（謹(jǐn)慎），檢查氧氣純度/氮?dú)饧兌?氣壓源是否充足。確認(rèn)焦點(diǎn)是否合適（嘗試更負(fù)的離焦）。
穿孔時(shí)間過長(zhǎng)但能穿透：
嘗試稍微提高功率（或漸進(jìn)結(jié)束功率），優(yōu)化漸進(jìn)參數(shù)。
孔質(zhì)量差（過大/不規(guī)則）：
嘗試縮短穿孔時(shí)間，降低功率，優(yōu)化漸進(jìn)參數(shù)（更平緩的斜坡）。
6. 穩(wěn)定后小范圍切割測(cè)試：
穿孔參數(shù)調(diào)穩(wěn)后，進(jìn)行短路徑切割，觀察穿孔過渡到切割是否順暢，切割起始點(diǎn)質(zhì)量如何。可能需要微調(diào)穿孔結(jié)束到切割開始的切換參數(shù)（氣壓切換延時(shí)等）。
7. 記錄與標(biāo)準(zhǔn)化：
將驗(yàn)證好的參數(shù)記錄到設(shè)備的材料參數(shù)庫(kù)中，方便下次調(diào)用。
總結(jié)關(guān)鍵口訣
碳鋼氧氣穿孔：低氣壓、低功率（漸進(jìn)）、長(zhǎng)時(shí)間、低占空比脈沖。
漸進(jìn)穿孔是厚板防爆孔的利器。
穿孔氣壓遠(yuǎn)低于切割氣壓（尤其氧氣）。
脈沖穿孔優(yōu)于連續(xù)波。
寧慢勿爆！安全穩(wěn)定穿透比節(jié)省幾秒鐘穿孔時(shí)間重要得多。
噴嘴高度和狀態(tài)至關(guān)重要。
調(diào)整是一個(gè)需要耐心和觀察力的過程。沒有絕對(duì)通用的“最佳參數(shù)”，必須結(jié)合具體設(shè)備、材料批次、氣體條件進(jìn)行試驗(yàn)優(yōu)化。如果遇到特別棘手的問題，聯(lián)系設(shè)備制造商的技術(shù)支持通常是最有效的途徑。
