激光穿孔過(guò)程中出現(xiàn)"爆孔"現(xiàn)象(孔邊緣不規(guī)則、熔融金屬噴濺、孔周圍有凹坑或裂紋),這通常可以通過(guò)調(diào)整參數(shù)和優(yōu)化工藝來(lái)解決。以下是針對(duì)爆孔問(wèn)題的關(guān)鍵解決策略:
1.優(yōu)化穿孔參數(shù)(階梯穿孔是關(guān)鍵)
降低起始功率/峰值功率(最常見(jiàn)的原因):
過(guò)高的起始功率會(huì)瞬間汽化過(guò)多材料,產(chǎn)生劇烈爆炸性噴射。逐步降低起始功率(或峰值功率),直到爆孔現(xiàn)象消失或顯著減輕。
增加起始脈沖頻率/占空比(或降低頻率):
增加頻率/占空比:有時(shí)提高起始階段的脈沖頻率(或占空比)意味著每個(gè)脈沖的能量降低,但熱輸入更連續(xù),能更溫和地預(yù)熱材料,避免瞬間劇烈汽化。這相當(dāng)于"小火慢燉"。
降低頻率(較少見(jiàn)):在特定情況下,降低頻率讓熱量有更多時(shí)間散失,也能減輕爆孔。需要試驗(yàn)?zāi)姆N方式更適合你的材料和設(shè)備。
增加穿孔時(shí)間(階梯數(shù)):
不要追求過(guò)快的穿孔速度。給激光更多時(shí)間分階段(階梯)穿透材料,讓熱量更均勻地傳遞和熔化材料,而不是瞬間"炸開(kāi)"。增加穿孔階梯的持續(xù)時(shí)間或增加階梯數(shù)。
優(yōu)化階梯功率/時(shí)間曲線:
使用激光切割機(jī)控制系統(tǒng)的"階梯穿孔"功能。設(shè)計(jì)一個(gè)功率/頻率逐漸上升(或先低后高再低)的曲線,而不是一開(kāi)始就用最高功率猛轟。例如:
第一階梯:低功率(30%-50%峰值),高頻率,短時(shí)間(預(yù)熱)。
第二階梯:中等功率(50%-70%峰值),中等頻率,中等時(shí)間(開(kāi)始熔化)。
第三階梯:接近或達(dá)到切割功率(80%-100%峰值),切割頻率,足夠時(shí)間穿透(完成穿孔)。
調(diào)整焦點(diǎn)位置:
稍正離焦(焦點(diǎn)在材料表面上方一點(diǎn)):可以稍微增大光斑直徑,降低能量密度,使穿孔過(guò)程更溫和,減少爆孔。這是常用的策略。
避免過(guò)深負(fù)離焦:焦點(diǎn)太深入材料內(nèi)部,起始穿孔能量密度不足,需要更長(zhǎng)時(shí)間/更多脈沖才能擊穿,累積熱量過(guò)多后容易突然爆發(fā)形成爆孔。
2. 調(diào)整輔助氣體
降低氣體壓力:
過(guò)高的氣體壓力(尤其是氧氣)會(huì)猛烈吹走熔融金屬,不僅帶走熱量影響穿孔穩(wěn)定性,還會(huì)加劇熔融物噴濺,形成爆孔和凹坑。逐步降低穿孔階段的氣體壓力,找到既能吹走熔渣又不至于引起爆孔的最低壓力。
更換氣體類型:
氧氣換為氮?dú)?/span>/空氣:如果材料是碳鋼且允許,將穿孔氣體從氧氣改為氮?dú)饣驂嚎s空氣。氧氣會(huì)劇烈氧化金屬并釋放大量熱量(放熱反應(yīng)),顯著加劇爆孔。氮?dú)饣蚩諝馐嵌栊?/span>/弱氧化性氣體,穿孔更溫和,孔質(zhì)量更好(但穿孔時(shí)間通常稍長(zhǎng))。
氮?dú)?/span>轉(zhuǎn)變?yōu)?/span>更低壓力氮?dú)?/span>/空氣:即使使用氮?dú)猓瑝毫^(guò)高也會(huì)導(dǎo)致噴濺。進(jìn)一步降低壓力。
延遲氣體開(kāi)啟:
如果設(shè)備支持,設(shè)置氣體在穿孔開(kāi)始后稍微延遲一點(diǎn)(例如0.1-0.5秒)再開(kāi)啟。讓激光先溫和地預(yù)熱/熔化出一個(gè)熔池,然后再引入氣體吹渣,可以減少初始擾動(dòng)。
3. 考慮材料和表面狀態(tài)
清潔材料表面:
油污、銹跡、涂層、水漬等污染物在高溫下會(huì)迅速汽化或反應(yīng),產(chǎn)生額外的氣體和噴濺,導(dǎo)致爆孔。確保穿孔區(qū)域表面干凈干燥。
板材平整度:
嚴(yán)重翹曲的板材會(huì)導(dǎo)致焦點(diǎn)位置不穩(wěn)定,影響穿孔效果。盡量使用平整的板材或在穿孔位置進(jìn)行校平。
材料成分/厚度:
某些特殊合金或非常厚的板材可能對(duì)穿孔參數(shù)更敏感。需要更仔細(xì)地調(diào)整參數(shù)組合。
4.其他注意事項(xiàng)
確保光學(xué)鏡片清潔:
臟污的鏡片(尤其是保護(hù)鏡)會(huì)降低激光功率和光束質(zhì)量,可能導(dǎo)致穿孔不穩(wěn)定,間接引發(fā)爆孔。定期檢查和清潔。
檢查噴嘴狀態(tài)和對(duì)中:
損壞或不對(duì)中的噴嘴會(huì)影響氣流穩(wěn)定性和對(duì)稱性,導(dǎo)致穿孔異常。確保噴嘴完好且與光束同心。
設(shè)備穩(wěn)定性:
確保激光器輸出功率穩(wěn)定,運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)平穩(wěn)。
總結(jié)解決步驟
1.優(yōu)先嘗試:顯著降低起始/峰值功率,并稍微增加穿孔時(shí)間或階梯數(shù)。這是最有效的起點(diǎn)。
2.調(diào)整氣體:降低氣體壓力(特別是用氧氣時(shí))。如果可行且適用,將氧氣切換為氮?dú)饣蚩諝狻?/span>
3.優(yōu)化階梯穿孔曲線:設(shè)置一個(gè)功率/頻率逐漸上升的多階梯穿孔參數(shù),起始階段務(wù)必溫和。
4.調(diào)整焦點(diǎn):嘗試稍微正離焦(+1mm 到 +3mm,具體值需測(cè)試)。
5.檢查材料表面:確保穿孔點(diǎn)干凈、干燥、無(wú)涂層/銹蝕。
6.微調(diào):在以上基礎(chǔ)上,微調(diào)脈沖頻率、占空比、氣體開(kāi)啟時(shí)間等。
7.硬件檢查:清潔鏡片,檢查更換噴嘴,確保對(duì)中。
關(guān)鍵點(diǎn):解決爆孔的核心在于**降低穿孔初始階段的能量輸入速率和沖擊力,讓材料更平緩地熔化和穿透。每次調(diào)整只改變1-2個(gè)參數(shù),并記錄效果,這樣才能準(zhǔn)確找到最優(yōu)組合。不同的材料、厚度、設(shè)備差異很大,需要耐心測(cè)試。
如果嘗試后仍有困難,可以考慮具體材料、厚度、氣體類型和設(shè)備型號(hào),采取具體問(wèn)題采取針對(duì)性措施。