關於中厚板激光切割問題的探討

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作為一門發展極快的高新技術產業，激光產業已經滲透到各行各業中，它是支撐當前製造業轉型升級的關鍵要素之一。隨著計算機控制技術和光學技術的不斷進步，切得好、切得快的激光加工已經越來越為廣大用戶所接受。但在中厚板激光切割過程中，偶爾也會出現一些問題影響加工質量。本文通過對常見問題進行分析，並提出了相應的改善方案，拋磚引玉，以期對各位客戶朋友有所幫助。

一、中厚板激光切割常見問題

1、碳鋼厚板穿孔問題

在厚板加工中穿孔時間占很大比重，各激光廠商紛紛開發了快速穿孔的技術，具有代表性的是高能穿孔（炸孔），這種方法的明顯優點是速度快（1秒，以t16mm為例—以下相同），但缺陷是不僅影響對小形狀的加工，穿孔時注入的巨大能量使板材溫度升高進而影響接下來的整體切割過程。而用小功率脈衝進行穿孔的話，時間就很長（12秒），會導致切割效率的下降和單位成本的提高。

2、切割面品質問題

展示出了加工中厚板時經常會遇見的切割斷面，這樣的切割不僅成品質量受到質疑，還會伴隨著過燒和嚴重的粘渣出現，難以體現出激光切割機區別於其他切割手段的價值。

3、整板加工穩定性問題

在對鋼材的整板加工中，經常會出現局部區域加工不良的現象。這種現象有時很隨機，即使在加工設備狀態良好的情況下也會出現。為了處理局部故障品而大大地影響了整個工作進度。

二、針對上述問題的解決方案

1、高峰穿孔（HPP）方案

顧名思義就是利用占空比小的高峰值脈衝激光，輔以噴射在材料表面上的不燃油以清除開孔邊緣附著物，控制脈衝的合理頻率邊冷卻邊穿孔。其特點是相對炸孔雖然時間稍長（3秒），但穿出的孔徑小（約φ4mm），且開孔邊緣無附著物以及入熱較低，便於接下來的正常切割加工，相比普通穿孔效率則提高了4倍。

2、切割斷面改善方案

對於碳鋼來說改善切割斷面的重要因素是控制對板材的入熱，並保證激光照射部分的充分燃燒。另外由於厚板其在穿孔和切割時的最佳焦點位置有所不同，若激光切割機焦點位置固定，那麼會導致穿孔品質和切割品質都下降。

伯納激光自主開發的數控系統具有自動調整焦點功能，通過自動調整焦點裝置來設定最佳的焦點位置，保證了穿孔品質和切割品質的穩定。

3、保證加工穩定性的方案

當前為了提高加工設備的運行速度，激光切割機多採用俗稱飛行光路的結構，即材料托盤不動而加工頭在整個可加工區域內運動的形式。而為了補償加工頭與光源相對位置的變化，各廠商也儘可能保證光斑在加工範圍內的一致性，使用曲率可變折射鏡是普遍選擇的方式。這種方法雖然結構簡單卻會改變焦深，使在對焦深極為敏感的中厚板切割時會顯得力不從心（既要保持光斑不變又要保持焦深不變）。

伯納激光採用的等長光路方式（在可加工範圍內光源與加工頭之間光傳播路徑等長）可避免焦深變化，從而使光斑和焦深都保持一致。另外對入熱的重視使板材積累的熱量得到控制，較好地解決了穩定性問題。

伯納激光專業從事高功率激光切割裝備、激光器、數控系統與功能部件的研發與製造，銷售與服務，公司成立以來專註於研發，開發出多項擁有完全自主知識產權的超高功率CO2激光發生器、高端數控系統、大幅面激光切割機等產品，性能處於國際領先水平。產品廣泛應用於橋樑、軍工、造船、鐵塔製造、鋼結構加工等領域。

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