激光切割鋁板出現分層和毛刺，這通常不是由單一原因造成的，而是設備、參數、材料和氣體等多個因素共同作用的結果。下面將系統分析原因并提供詳細的解決方案，遵循一個從易到難的排查順序。
核心問題分析：為什么鋁板切割會出現分層和毛刺？
1. 鋁的材料特性：
· 高反射率：鋁對光纖激光器常用的紅外波長反射率很高，導致激光能量不能有效被吸收，切割不穩定。
· 高導熱性：熱量迅速從切割區域散失，使得熔化物無法被持續、均勻地吹走，容易重新凝固形成毛刺。
· 氧化鋁薄膜：表面堅硬的氧化層（Al?O?）熔點極高（約2050℃），而鋁本身熔點低（約660℃），這層膜會干擾切割過程。
· 韌性好：切縫處的熔融鋁不容易被吹斷，會像“拉絲”一樣粘連在底部，形成難以去除的“掛渣”或毛刺。
2. 分層（起層）：特指切割斷面出現一層一層的紋路，像千層餅一樣。這主要是熱量輸入不穩定、脈沖式切割的典型表現。
系統性排查與解決方案
第一步：檢查并優化切割氣體（這是最常見的原因）
1. 氣體類型：
· 必須使用高純度氮氣（N?）。氧氣（O?）會與鋁發生劇烈的放熱反應，產生更粗糙、氧化嚴重的切面和大面積的毛刺。絕對禁止使用空氣。
· 氣體純度：至少需要99.99%以上的高純氮。純度不夠的氮氣含有水分和氧氣，是導致毛刺和切面發黑的主要原因。
2. 氣體壓力：
· 壓力不足是產生底部毛刺的最主要原因。壓力不夠，無法將切縫中的熔融鋁液徹底、干凈地吹走，它們會冷卻凝固在背面形成毛刺。
· 建議：對于鋁板切割，需要非常高的氣壓。通常需要1.5MPa（約15公斤）以上，具體取決于板厚。板越厚，所需壓力越大。請確保您的空壓機和供氣系統能穩定提供如此高的壓力。
3. 氣體噴嘴：
· 檢查是否堵塞：定期清理噴嘴內的金屬飛濺物。
· 檢查型號和高度：使用適合高壓切割的專用噴嘴（通常是雙層噴嘴）。確保噴嘴高度（離板材表面的距離）設置正確，一般為0.5mm - 1.5mm。太高會導致氣流發散，壓力損失。
第二步：優化切割工藝參數
1. 切割速度：
· 速度太快：激光能量輸入不足，無法切透，熔融物被“拉扯”著留在底部，形成撕裂狀毛刺。
· 速度太慢：能量輸入過度，熱影響區變大，鋁板可能被“燒熔”，切縫變寬，同樣會產生粗糙的切面和瘤狀毛刺。
· 對策：在保證切透的前提下，使用盡可能高的速度。可以做一個速度漸變測試，找到最佳速度點。
2. 激光功率：
· 功率需要與速度、板厚相匹配。功率過低無法切透，過高則浪費能源并導致過熱。
· 對于分層問題：嘗試使用連續輸出而非脈沖輸出。分層往往是脈沖切割時，每個脈沖形成一個“熱影響層”，層層疊加所致。切換到連續模式可以獲得更光滑的斷面。如果必須用脈沖（比如切割薄板防過熱），請優化脈沖頻率和占空比。
3. 焦點位置：
· 焦點位置直接影響能量密度和切縫形狀。
· 焦點太深（進入板材內部）：底部能量過于集中，可能將鋁液向下“炸”出，形成底部毛刺。
· 焦點太淺（在板材表面之上）：底部能量不足，無法有效切斷。
· 建議：對于鋁板，焦點通常設在板材表面或稍下方（例如-1mm ~ -3mm，具體取決于板厚和設備）。進行焦點掃描測試，找到最光滑無毛刺的焦點位置。
4. 噴嘴選擇和占空比/頻率（針對分層）：
· 如果使用脈沖模式，降低頻率、提高占空比 可以使切割過程更接近連續模式，有助于消除分層。
第三步：檢查設備和耗材
1. 保護鏡片：檢查激光頭內的保護鏡是否清潔。有污點會導致激光功率下降和光束模式畸變，造成切割不穩定。
2. 光束質量：如果以上所有參數調整都無效，可能是激光器的光束質量變差（如光纖頭老化），需要聯系設備供應商進行檢查。
3. 機床穩定性：確保機床在高速運行時不抖動，否則切縫會不直，影響切割質量。
第四步：審視材料本身
1. 合金牌號：不同系列的鋁合金切割性能差異很大。例如5系（鋁鎂合金）和6系（鋁鎂硅合金）相對較好切割，而2系（鋁銅合金）和7系（鋁鋅合金）因含有高硬度元素，可能更難切，毛刺更硬。
2. 材料質量：劣質或回收鋁板內部可能存在雜質、氣泡或成分不均，這會導致切割質量不可控。
3. 表面狀態：表面的氧化層過厚或油污也會影響切割起始點的穩定性。
快速排查清單（操作指南）
當出現問題，請按以下順序操作：
1. 第一優先級：氣體
· ? 確認使用的是高純氮氣（≥99.99%）。
· ? 將氣體壓力提升至1.5MPa以上（根據板厚調整）。
· ? 檢查并清潔噴嘴，確保無堵塞。
2. 第二優先級：速度與功率
· ? 進行速度測試，找到一個既能切透、毛刺又最少的“甜蜜點”速度。
· ? 將切割模式從“脈沖”改為“連續”，觀察分層是否消失。
3. 第三優先級：焦點
· ? 進行焦點位置掃描測試，每次調整0.5mm，找到最佳焦點。
4. 最終手段：
· ? 檢查保護鏡片。
· ? 聯系設備供應商，檢查激光器和光路系統。
解決鋁板激光切割的分層和毛刺問題，90%的情況可以通過“使用高純氮氣 + 大幅提高氣壓 + 優化切割速度到連續穩定狀態”這三個步驟來解決。
