影响激光切割质量的主要因素分析

影响激光切割质量的主要因素分析

【摘要】激光切割在工业加工中得到广泛的应用，激光切割具有切割速度高、精度高、加工柔性好等优点。但在激光切割加工中，影响切割质量的因素也不少。为此，本文分析了影响激光切割质量的主要因素，得出了一些提高激光切割质量的有益措施，可供参考。

【关键词】激光切割；缺陷；质量；主要因素；宽度；粗糙面

近年来，激光切割技术在我国加工领域得到迅速发展和应用，它具有切割速度快、切口宽度窄、适用范围广、精度高等诸多优势。但随着生产的发展和新工艺的应用，对激光切割质量的要求越来越高，这对切割工艺规范的选取提出了更高的要求。激光切割加工过程非常复杂，影响因素又很多，如果控制不当，其切割质量和精度将受到很大影响，无法满足实际的加工要求。因此为了获得更好的切割效果，全面系统地研究、分析影响激光切割质量的因素，进而在加工中重点控制就显得尤为重要了。

1.激光切割品质指标

（1）切割表面粗糙度。是反映切割品质的一个重要指标，用Rz表示。

（2）切口宽度。切口宽度主要取决于光束模式和聚焦光斑的直径，切割参数也有一定影响。

（3）切口锥度。当切割参数选择不当，或辅助气体压力不足时，切口容易呈上宽下窄的锥度，如图1所示。但对薄板切割来说，这不是一个很难解决的问题

2.切割面粗糙的评价基准

对于厚度在2mm以上的板材激光切割，切割面粗糙度分布是不均匀的，沿厚度方向差别很大，切割面的形貌分为截然不同的两部分，上部表面平整光滑，切割条纹整齐、细密，粗糙值小；下部分切割条纹紊乱，表面不平整，粗糙度值大。如图2所示。

由此可见，靠近下缘位置，是切割面粗糙度值最大位置，是切割面品质的薄弱环节，因此在评价切割面品质时，应以下缘表面为基准，目前国内多采用聚下缘1/3处的粗糙度为基准。

3.影响切割品质的主要因素分析

影响激光切割品质的主要因素，大致可分为两类：激光切割系统性能的影响和激光切割参数的影响。本文主要研究激光切割参数对切割品质的影响。

3.1焦点位置对切割面粗糙度的影响分析

选取激光功率500W，对2.3mm厚软钢进行切割实验，切割速度2m/min，焦点距离63.5mm。实验得出点阵图如图3所示。

图3焦点位置对切口表面粗糙度的影响

分析得出结论：由图3得出切口光洁范围是：0.988＜ab＜1.003，所以一般切割常将焦点置于工作表面下1mm的范围。

3.2激光功率和切割速度对切口宽度的影响分析

分别试用激光功率400W、600W、800W、1200W、1600W切割机，对1mm 厚低碳钢板进行切口实验；另用激光功率600W采用不同切割速度切割机，对1mm厚低碳钢板进行切口试验实验。两数据如表1、表2所列。

分析以上两表格数据，可得出结论：切口的宽度随激光功率的增加而增大，随切割速度增加而减小。

3.3激光功率对切割面粗糙度的影响

分别试用400W、600W、800W、1000W、1200W、1600W几个激光功率，采用3m/min的切割速度，对2mm厚低碳钢板进行切割实验，分析近下缘处粗糙度。分析数据如表3所列。

表3不同功率切割产生切割面粗糙度数据记录表

分析表3数据，可得出结论：

（1）激光功率太小，热量不足，越靠近下缘熔融产物温度越低，因而未能被高压气流彻底吹除，而滞留在切割下缘产生挂渣；

（2）激光功率太大，造成热输入过大，使工件的熔化范围大于高压气流所能驱除的范围，熔融金属未能被气流完全吹除，而产生过烧。

（3）由表3数据可以看出，有一个最佳激光功率范围（800～1000W），此处切割面粗糙度最小。

3.4切割速度对切割面粗糙度的影响

选试用1000W激光功率，采用不同的切割速度，对2mm厚低碳钢板进行切割实验，分析近下缘处粗糙度。分析数据如表4所示。

表4不同切割速度产生切割面粗糙度数据记录

分析表4数据，可得出结论：与选择不同功率类似，切割速度太小，会产生过烧；切割速度太大，会挂渣，近下缘的粗糙度都很大。在所选切削速度范围内，有一个最佳切割速度50mm/s。

4.结束语

总之，影响激光切割质量的因素较多。为了保证产品的技术性，获得良好的切割效果，我们应选择合适的激光功率和切割速度，并且还要在保证品质的前提下，尽可能缩短切割时间。笔者相信，随着激光切割技术的不断完善，激光切割质量将会有一个质的提高，更好的发挥其切割优势。

参考文献：

[1]阎启；刘丰.工艺参数对激光切割工艺质量的影响[J]应用激光，2006.03.

[2]翟东升；钟昇；胡金龙.对影响激光切割机切割质量因素的分析[J]扬州职业大学学报，2012.01.