切割工艺培训

光纤激光器切割简明工艺说明

1.1 影响激光切割质量的因素

1.1.1直接参数

使用激光切割机过程中，直接影响切割质量的可调参数有：

1、速度

2、加速度

3、起始切割功率，最大切割功率。

4、喷嘴到板材上表面距离

5、焦点相对板材位置

6、辅助气体压力及纯度

7、喷嘴口径

1.1.2外围因素

与切割质量相关的外围因素有：

1、材料种类，厚度，元素均匀度以及物理、化学特性等。

2、材料上下表面有无杂质（生锈、覆膜等）

3、切割图形复杂程度

4、切割路径合理程度。

5、板材在切割过程中的稳定度

1.1.3焦点位置调整对切割质量的影响

当焦点处于最佳位置时，效率最高，体现在：保证切缝质量情况下，切速高、辅助气压低，稳定度高，一致性好。

一般来说，光束焦点在板材上下表面之间。喷嘴与工件表面间距一般为0.5-1.5mm左右。1.1.4辅助气体种类和压力对切割质量的影响

为保护切割头内光学件免受污染并吹除切缝熔渣，都需要使用辅助气体。切碳钢主要用氧气，不锈钢为保证切面不被氧化，一般用高压氮气。

碳钢主要用氧气切割，氧气助燃，切缝融化迅速，温度非常高、因此当切割尖锐角、直径小于板厚的孔时，狭小区域内集中过多热量，切缝质量的一致性就较难保证。氮气不辅助燃烧，并有冷却作用，正适合解决这类加工难题，能够提高产品质量。

氮气切割时，它的保护作用能够产生优质的无氧化断面，这就满足了不锈钢焊接零件对切割断面的高要求，而且氮气切割时的小喷嘴口径加高气压也容易克服上述质量缺陷。因此氮气适合加工有焊接要求或者高附加值的不锈钢零件（如图形复杂且对切角有较高要求的碳钢也需要用氮气切割）。

只是氮气的购买价格和使用压力都比氧气大很多，因此使用成本比氧气高出几倍，从成本因素考虑，如对不锈钢切割断面要求不高，不是焊接件（焊接不锈钢时氧化层严重影响焊接质量，特别是氩弧焊），则可采用氧气切割，但不锈钢含高合金元素的比例较大（如Ni），融化物粘度大，流动性差，用较低压力的氧气切割切缝底部容易挂渣，因此，建议用约1MPA的较高氧气压力切割不锈钢。

值得注意的是：如果切割图形复杂，切角要求精细、热影响区小，无论是碳钢还是不锈钢，在氧气切割容易“烧角”的情况下，都可以尝试换氮气切割。

气压大小也是极为重要的因素。当高速切薄型材料时，需要较高气压以防止切口背面粘渣。当材料厚度增加或切速较慢时气压宜适当降低。

实践表明，当辅助气体为氧气时，它的纯度对切割质量有明显影响。氧气纯度降低2%会降低近50%的切割速度，并导致切口质量显著变差。

氮气纯度对切割质量也有影响。如下表所示，氮气中的氧含量会造成切面氧化，根据经验，精细无氧化切割的气体级别应至少为4.5级：

气体级别气体纯度（%）氧气含量（ppm）水含量（ppm）切割断面质量

2.8 ≥99.8 ≤500 ≤20 无氧化，断面微黄

3.5 ≥99.95 ≤100 ≤10 无氧化，没有光泽

4.5 ≥99.995 ≤10 ≤5 无氧化，断面光亮

5.0 ≥99.999 ≤3 ≤5 完全无氧化，断面有光泽

建议氧气压力使用区间：0.5 - 1.0MPA。

建议氮气压力使用区间：1.0 - 2.5MPA（1.4PMA压力以上可大幅提高切速）。

在对切缝效果和切割速度要求不高时，为进一步节约成本，可用干燥压缩空气作为辅助气体，但必须在气路中加除湿、除油等过滤装置，保证气体到切割头是纯净干燥的压缩空气，否则会对保护镜及激光设备造成损害，由空气过滤装置不完善或故障等原因造成的任何设备损失不在公司免费质保范围内！

建议压缩空气压力使用区间为：0.6MPA以上。

1.1.5切割头喷嘴对切割质量的影响

喷嘴易被污染和损伤，喷嘴口圆度不好或因热金属飞溅引起局部堵塞，都会在喷嘴中形成涡流，导致切割性能明显变差。喷嘴口与聚焦光束如不同轴，对切缝质量也会有较大影响。

在调整喷嘴口与聚焦光束同轴过程中，必须在切割软件的系统设置中设定为普通预调（非随动预调），切点击“预调”前必须保证切割头下方有块“足够大小”的钢板以防预调模式未设定造成的切割头限位。同时预调的激光功率必须控制在10%以下，建议为6% - 7%。

经验上，用氧气切碳钢用1.2-1.5mm口径的喷嘴较好，用氮气切不锈钢用口径0.8-1.2mm口径的喷嘴较好，且喷嘴口到板材的距离控制在1.0-1.5mm之间。

1.1.6激光出光稳定性对切割质量的影响

刚开机时出光切割质量有时不会达到最好，需要开机连续切割1分钟以上时，激光器的出光模式才会比较稳定，切割效果比较稳定。（激光器的稳定性）

2.1保护镜的清洁

把擦镜纸弯成几折，用几滴丙酮（或无水酒精）浸湿；用浸湿的镜头纸轻轻擦拭镜片表面，注意不要用手指压镜片；反复几次，直到镜片表面清洁、没有污垢和残存痕迹留在镜面；自然风干，不要用嘴吹；必要时可把镜头纸卷成杆用几滴丙酮（或无水酒精）弄湿，轻轻擦拭镜片表面，以去除重污滴。要注意的是丙酮（或无水酒精）易从空气中吸收潮气和水分污染丙酮本身，所以要盖紧丙酮瓶，千万不要将清洗后剩下的丙酮液倒回到新的丙酮瓶中。

*擦拭激光器保护镜片时推荐使用无水乙醇（高纯度）和乙醚的混合液1:1擦拭较好

3.1几种工艺问题的简单描述：

功率过低或速度过快切不穿：功率过大切速过慢或氧气压力太高造成

切割面熔化

辅助气体

功率太低、速度过快、气压过小功率适当，速度、焦点位置和气压合适

或焦点过上导致切割下表面切纹切割面良好，切面光亮无挂渣。

凌乱底部挂渣。

详细分析切割问题辅助分析图

碳钢：用O2切割

缺陷可能原因解决办法无毛刺，牵引线一致

功率合适

进给速率合适

底部的牵引线有很大的偏移，底部的切口更宽进给速率太高

激光功率太低

气压太低

焦点太高减小进给速率增加激光功率加大气压

降低焦点

底面上的毛刺类似熔渣，成点滴状并容易除去

进给速率太高气压太低

焦点太高减小进给速率加大气压

降低焦点

连在一起的金属毛刺可以作为一整块被除去

焦点太高降低焦点

底面上的金属毛刺很难除去

进给速率太高

气压太低

气体不纯

焦点太高

减小进给速率

加大气压

使用更纯的气体降低焦点

只在一边上有毛刺

喷嘴对中不正确喷嘴口有缺陷对中喷嘴换喷嘴

材料从上面排出

功率太低进给速率太高出现此情况立即按暂停按钮，以防止溶渣飞溅到聚焦镜上。

然后增加功率

减小进给速率