處理生銹板材時,如果激光切割參數不做相應調整,不僅切割質量差(掛渣、毛刺、斷面粗糙),更會嚴重損傷激光切割機。下面將詳細解釋調整原理、具體參數調整方案以及最重要的“不傷機”注意事項。
核心問題:生銹板材為什么難切且傷機器?
1. 能量吸收率變化:銹層(主要成分為三氧化二鐵)對激光的吸收率遠高于光滑的金屬表面。這會導致板材表面在瞬間吸收過多能量,產生過熱、過度燃燒。
2. 切割不穩定:銹層不均勻,導致吸收的能量也不均勻,切割過程變得非常不穩定,容易產生爆點、斷刀(切割中斷)。
3. 反射率變化:雖然銹層吸收率高,但對于高功率光纖激光器來說,某些銹層狀態也可能產生異常反射,對激光頭光學元件構成潛在威脅。
4. 污染嚴重:銹蝕過程中產生的氧化物在高溫下會劇烈汽化、飛濺,這些金屬粉塵和熔融物會嚴重污染保護鏡片、噴嘴和傳感器,降低其壽命。
參數調整策略:從“過燒”到“穩定切割”
調整的核心思路是:避免表面過度燃燒,將能量有效地導入板材內部,實現穩定穿透和切割。
參數 | 正常板材(參考) | 生銹板材(調整方向) | 調整原因和目的 |
激光功率 | 標準功率 | 適當降低 (5%-15%) | 銹層吸熱快,降低表面功率可防止過早、過度燃燒,避免能量堆積在表面。 |
切割速度 | 標準速度 | 適當提高 (5%-20%) | “快刀斬亂麻”,快速通過銹層區域,減少熱量在銹層表面的停留和擴散時間。 |
輔助氣體(以氧氣為例) | 標準氣壓 | 適當提高氣壓 (0.2-0.5 bar) | 更高的氣壓能更猛烈地吹走熔融的銹渣和金屬熔液,防止掛渣,并幫助冷卻切口。 |
噴嘴高度 | 標準高度 | 可略微抬高 (0.2-0.5mm) | 銹層表面不平整,提高噴嘴可以避免噴嘴與板材碰撞的風險,同時為噴濺物提供更多空間,減少噴嘴污染。 |
焦點位置 | 標準焦點(通常在表面或板內) | 向板材內部深入 (負方向調整) | 這是最關鍵的一步! 將焦點下調,讓激光能量最集中的點落在銹層下方的“好金屬”層。這樣能量不是在銹層表面炸開,而是在內部實現有效切割。 |
脈沖頻率/占空比 | 連續波或標準頻率 | 可嘗試采用脈沖模式 | 對于較厚的生銹板,采用脈沖方式切割(高峰值功率、低占空比)可以實現“爆破”效果,更有利于排渣和降溫,比連續波更穩定。 |
簡單口訣:降功率、提速度、加氣壓、焦點往下調。
“不傷機”的關鍵操作和注意事項
參數調整只是其中一環,保護設備本身更為重要。
1. 前期處理(強烈推薦)
· 表面清理:如果條件允許,先用角磨機、鋼絲刷或砂紙對切割區域的銹層進行局部清理。這是最有效、最根本的解決方法。
· 涂抹防反光涂層:在生銹表面均勻涂抹一層防反射激光涂料(白色或灰色),可以極大改善激光吸收的均勻性,保護激光頭,并提升切割效果。這是成本很低但效果極佳的方法。
2. 設備保護
· 檢查并加倍關注鏡片:
· 切割前,檢查保護鏡片是否干凈。有任何污點都應立即更換。
· 切割生銹板材時,保護鏡片的壽命會顯著縮短。切割一段時間后(例如半小時),務必暫停檢查鏡片狀況,及時清潔或更換。一塊臟鏡片是激光頭的“殺手”。
· 使用高質量的噴嘴:確保噴嘴孔圓整、無損傷。一個變形的噴嘴會導致氣體紊亂,切割質量急劇下降。
· 氣體純度:確保輔助氣體(如氧氣、氮氣)的純度。不純的氣體會加劇切割過程中的化學反應,產生更多熔渣和污染物。
3. 切割過程與后期維護
· 空運行測試:在不發射激光的情況下,先空跑一遍程序,確保激光頭與不平整的銹板不會發生碰撞。
· 從廢料區開始:如果可能,在正式切割前,先在廢料區域進行參數測試,找到最佳參數組合。
· 切割后徹底清潔:完成生銹板材的切割后,必須對設備進行徹底清理:
· 清理工作臺上的銹渣和粉塵。
· 檢查并清潔激光頭內部的保護鏡片、聚焦鏡片和噴嘴。
· 檢查傳感器是否被污染。
實戰調整步驟總結
1. 準備:盡可能清理銹層或涂抹防反光涂料。
2. 設置:在設備操作系統中,復制一個正常板材的切割參數文件,并重命名為“生銹板”。
3. 調整:
· 將焦點向下調整 1-2mm(具體值取決于板厚和銹蝕程度)。
· 將功率降低10%,速度提高10%,氣體壓力增加0.3 bar。
· 略微提高噴嘴高度。
4. 測試:在廢料區進行試切。
5. 微調:
· 如果底部掛渣多,略微提高功率或降低速度。
· 如果斷面粗糙且有過燒現象,再次降低功率或提高速度,并確認焦點是否正確。
6. 切割與監控:正式切割,并密切觀察切割過程,定期檢查鏡片。
7. 維護:切割完成后,立即執行設備清潔程序。
最后,請務必查閱激光切割機的《操作手冊》,并結合設備廠商給出的建議進行調整。 不同品牌、功率和型號的機床,其參數調整范圍和特性可能有所不同。
遵循以上原則,可以在保證設備安全的前提下,有效地對生銹板材進行激光切割。