空氣負焦切割碳鋼時最常見的兩種掛渣情況

激光切割機使用空氣負焦（Negative Defocus） 切割碳鋼時最常見的兩種掛渣情況。

這與純粹的等離子切割有所不同，激光切割中“負焦”指的是激光焦點定位在板材表面之下。這種設置通常用于熔融切割（如使用空氣或氮氣時），能獲得更寬的割縫和更好的排渣效果，但參數不當同樣會導致掛渣。

以下是兩種最常見的掛渣情況：

1. 底部顆粒狀掛渣（易清除）

這是最常見的一種掛渣類型，尤其在空氣切割中。

· 外觀特征：

· 熔渣像小顆粒或小圓珠一樣附著在切割截面的底部邊緣。

· 顏色通常較深，與母材顏色分明。

· 質地相對較軟，用指甲或刮刀可以比較容易地清除，有時甚至一碰就掉。

· 產生原因（核心是“能量不足”或“吹氣不凈”）：

（1）切割速度過快：這是最主要的原因。激光能量來不及完全熔化板材，輔助氣體（空氣）也來不及將底部熔融的金屬液體完全吹離，導致部分熔液在切口底部邊緣冷卻凝固。

（2）負焦點位置過深：焦點位置太低（負值過大），導致能量在板材內部過于分散，切口底部的能量密度不足，熔化不充分。熔融物變得粘稠，不易被氣體吹走。

（3）氣體壓力不足：空氣的壓力或流量不夠，無法提供足夠的動能將熔渣徹底吹出切縫。

（4）激光功率偏低：相對于當前的切割速度和板材厚度，功率設置偏低，無法提供足夠的熔化能量。

2. 底部硬質掛渣（難清除）

這種掛渣更頑固，處理起來更麻煩。

· 外觀特征：

· 熔渣呈粗壯、連續或不連續的條狀或水滴狀，牢固地焊接在切口底部。

· 顏色可能更亮，有時帶有氧化色。

· 質地非常堅硬，需要使用砂磨機、角磨機等工具才能費力地清除，容易損傷工件表面。

· 產生原因（核心是“過度燃燒和二次氧化”）：

（1）切割速度過慢：與第一種情況相反，速度太慢會導致過度加熱。板材被激光照射的時間過長，切口底部的金屬被劇烈氧化和燃燒（空氣中約21%的氧氣），產生大量粘稠的氧化物熔渣（主要是FeO），這些熔渣表面張力大，冷卻后牢固地附著在母材上。

（2）焦點位置過淺（甚至是正焦點）：如果焦點沒有深入到板材內部，能量會過于集中在表面，導致上部過度燃燒，而底部熔化不足，同樣會產生頑固掛渣。雖然問題是“負焦”，但操作中可能因參數錯誤導致實際焦點并非合適的負值。

（3）氣體壓力過高或不純：氣壓過高可能會在切割區域形成渦流，反而干擾了熔融物的正常排出，并將部分熔液吹回并粘附到冷卻的切面上。此外，空氣中含有氮氣，在高溫下也可能形成氮化物，增加熔渣的粘性。

總結與解決方案對照表

調整原則： 通常建議從一個適中的負焦位置（例如板厚的1/4到1/3處作為起始負焦量）開始測試，然后優先調整切割速度，再微調焦點和氣壓，直到找到最適合當前設備和板材厚度的“ sweet spot ”（最佳參數組合）。使用干燥、潔凈的壓縮空氣也對減少掛渣至關重要。