淺談金屬激光切割機的關鍵技術

金屬激光切割的幾項關鍵技術是光、機、電一體化的綜合技切割機術。激光束的參數、機器與數控系統的性能和精度都直接影響激光切割的效率和質量。特別是對於切割精度較高或厚度較大的零件，必須掌握和解決以下幾項關鍵技術：焦點位置控制技術

激光切割的優點之一是光束的能量密度高，一般>10W/cm2。由於能量密度與4/πd2成正比，所以焦點光斑直徑盡可能的小，以便產生一窄的切縫；同時焦點光斑直徑還和透鏡的焦深成正比。聚焦透鏡焦深越小，焦點光斑直徑就越小。但切割有飛濺，透鏡離工件太近容易將透鏡損壞，因此一般大功率CO2激光切割工業應用中廣泛采用5”～7。5”（127～190mm）的焦距。實際焦點光斑直徑在0。1～0。4mm之間。對於高質量的切割，有效焦深還和透鏡直徑及被切材料有關。例如用5”的透鏡切碳鋼，焦深為焦距的2%範圍內，即5mm左右。因此控制焦點相對於被切材料表面的位置十分重要。顧慮到切割質量、切割速度等因素，原則上＜6mm的金屬材料，焦點在表面上；＞6mm的碳鋼，焦點在表面之上；＞6mm的不鏽鋼，焦點在表面之下。具體尺寸由實驗確定。

在工業生產中確定焦點位置的簡便方法有三種打印法：使切割頭從上往下運動，在塑料板上進行圓鋸機激光束打印，打印直徑最小處為焦點。斜板法：用和垂直軸成一角度斜放的塑料板使其水平拉動，尋找激光束的最小電離子切割機處為焦點。藍色火花法：去掉噴植釘機嘴，吹空氣，將脈衝激光打在不鏽鋼板上，使切割頭從上往下自動化設備運動，直至藍色火花最大處為焦點。

對於飛行光路的切割機，由於光束發散角，切割近端和遠端時光程長短不同，聚焦前的光束尺寸有一定差別。入射光束的直徑越大，焦點光斑的直徑越小。為了減少因聚焦前光束尺寸變化帶來的焦點光斑尺寸的變化，國內外激光切割系統的制造商提供了一些專用的裝置供用戶選用：平行光管，這是一種常用的方法，即在CO2激光器的輸出端加一平行光管進行擴束處理，擴束後的光束直徑變大，發散角變小，使在切割工作範圍內近端和遠端聚焦前光束尺寸接近一致。潛伏焊設備在切割頭上增加一獨立的移動透鏡的下軸，它與控制噴嘴到材料表面距離（standoff）的Z軸是兩個相互獨立的部分。當機床工作台移動或光軸移動時，光束從近端到遠端F軸也同時移動，使光束聚焦後光斑直徑在整個加工區域內保持一致。

激光切割機該如何選擇輔助氣體？

在弄清如何選擇激光切割機的輔助氣體前，首先要明白為什麼要圓鋸機使用輔助氣體以及輔助氣體的作用。經過激光切割行業多年的經驗總結：使用輔助氣體除了吹走同軸的割縫內的熔渣外，還能冷卻加工物體表面，減少熱影響區，冷卻聚焦透鏡，防止煙塵進入透鏡座內污染鏡片並導致鏡片過熱。氣體壓力與種類的選擇對切割工藝影響較大，選擇輔助氣體的種類將對切割的性能，包括切割速度、切割厚度等產生一定的影響。

激光切割機可以使用的輔助氣體主要有氧氣、氮氣、空氣以及氬氣這幾種，下面我們針對不同的輔助氣體，給大家介紹一下其用途和特點，僅供大家參考使用。

1、氧氣主要用於激光切切割機割機切割碳鋼。利用氧氣反應熱大幅面提高切割效率的同時，產生的氧化膜會提高反射材料的光束光譜吸收因數。切口端面發黑或電離子切割機者暗黃色。主要適用壓延鋼材，溶接植釘機構造用壓延鋼材，機械構造用碳鋼，高張力版，工具板，不鏽鋼，電鍍鋼板，銅，銅合金等。

2、氮氣一些金屬在切割的時候采用自動化設備氧氣會在切割面上形成氧化膜，采用氮氣就可以進行防止氧化膜出現的無氧化切割。無氧化切割面具有可以直接進行熔接、塗抹，耐腐蝕性強等特點。切口端面發白。主要適用的板材有不鏽鋼，電鍍鋼板，黃銅潛伏焊設備，鋁，鋁合金等。

3、空氣空氣可由空氣壓縮機直接提供，所以與其他氣體相比價格非常便宜。雖然空氣中大約含有20%的氧氣，但是切割效率遠不及氧氣，切割能力與氮氣相近。切割面會出現微量氧化膜，但可作為防止塗膜層脫落的一項措施。切口端面發黃。主要適用的材料有鋁，鋁合金，不鏽銅，黃銅，電鍍鋼板，非金屬等等。

4、氬氣氬氣為惰性氣體，在激光切割機切割中用於防止氧化和氮化，在熔接中也使用，與其他加工氣體相比，價格粳稻，相應增加成本。切口端面發白。主要適用的材料是鈦，鈦合金等。