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激光切割厚板時，穿孔是非常關鍵且容易出現問題的環節。參數調整不當會導致穿孔時間長、熔渣飛濺（爆孔）、噴嘴損壞、鏡片污染甚至板材過燒等問題。調整參數需要綜合考慮材料類型、厚度、激光功率、輔助氣體及設備狀態。以下是調整厚板穿孔參數的核心要點和步驟：
一、 核心參數解析與調整方向
1.穿孔功率 (Piercing Power):
作用：
提供初始熔化能量。過高易爆孔，過低打不穿。
調整方向：
厚板（尤其碳鋼）：通常低于切割功率。從切割功率的 60%-80%開始嘗試。過高的功率瞬間輸入大量熱量，底部熔融金屬來不及汽化噴出，壓力積聚導致劇烈爆炸（爆孔）。不銹鋼、鋁合金穿孔功率可接近或等于切割功率。
漸進式穿孔（軟啟動）：更先進有效的方法。功率從低到高緩慢爬升，讓熱量平緩傳導，熔融金屬逐步排出。例如：從30%功率開始，在0.5-2秒內（取決于厚度）線性增加到目標穿孔功率或切割功率。
2.穿孔時間 (Piercing Time/Delay):
作用：
激光在一點上停留的時間，用于穿透板材。
調整方向：
必須足夠長以確保完全穿透。時間不足會導致切割從半熔融狀態開始，斷刀、掛渣。
避免過長：過長會嚴重過燒、熔池擴大、浪費氣體、降低效率，并增加爆孔風險（尤其高功率時）。
參考：隨厚度指數級增長。例如：
10mm 碳鋼：約 0.8 - 1.5秒
20mm 碳鋼：約 2.0 - 4.0秒
30mm 碳鋼：可能需 5 - 10秒甚至更長
觀察關鍵：穿孔后期飛濺物明顯減弱變少，并聽到穿透時的氣流聲變化（或設備有穿透感應信號）。
3.脈沖頻率 (Pulse Frequency) 和 占空比 (Duty Cycle):
作用 (脈沖激光)：
控制激光能量輸出的模式。高峰值功率脈沖有利于擊穿材料，低占空比有利于散熱排渣。
調整方向：
厚板穿孔：推薦使用脈沖模式，而不是連續波(CW)。
頻率： 使用較低頻率(如 50 - 500 Hz)。較低頻率使單個脈沖能量更高，沖擊力更強，并有時間間隔讓熔渣排出和散熱。
占空比：使用較低占空比 (如 30% - 60%)。低占空比意味著脈沖持續時間短，間隔時間長，有利于控制熱輸入和排渣。
配合：高峰值功率（由功率和占空比決定）+ 低頻率是厚板穿孔的理想組合。避免高頻高占空比的“類連續”模式穿孔。
4.輔助氣體 (Assist Gas) 類型與壓力：
作用：
吹走熔渣、冷卻、參與反應（氧氣）或保護（氮氣）。
調整方向：
碳鋼 (通常用氧氣)：
壓力：穿孔壓力通常顯著低于切割壓力！高氣壓會把熔融金屬強力壓向孔壁甚至底部，阻礙穿透并增加爆孔風險。從切割壓力的 1/3 - 1/2開始嘗試 (例如切割用1.5Bar，穿孔試0.5-0.8Bar)。穿孔成功后再切換到切割所需的高氣壓。
氧氣純度：必須高（>99.5%），否則反應效率低，穿孔慢。
不銹鋼/鋁合金 (通常用氮氣)：
壓力：穿孔壓力可以接近或略低于切割壓力（切割本身壓力就很高）。高氣壓有助于快速吹走熔融物。但仍需避免過高導致熔渣飛濺過猛損壞噴嘴。
氮氣純度：要求非常高（≥99.999%），尤其是厚板和高反射材料。
5.焦點位置 (Focus Position):
作用：
影響能量密度和熔深。
調整方向：
厚板穿孔：通常將焦點設在板材表面以下 (負離焦)，以增加孔底部的能量密度，利于穿透。具體深度需要試驗（例如 -3mm 到 -1/3板厚）。有時也采用變焦點穿孔：開始時焦點在表面或略上以快速開孔，然后快速下移到深處以完成穿透。
6. 噴嘴類型與高度 (Nozzle & Standoff):
作用：
導氣體，保護鏡片。
調整方向：
噴嘴口徑：厚板穿孔推薦使用較大口徑噴嘴（如碳鋼氧氣切割用Φ2.0mm或更大）。大口徑氣體流量大，容錯率高，不易被飛濺物堵塞。
噴嘴高度：穿孔時適當提高噴嘴高度（例如比切割高度高0.5-1.0mm），可以減少熔融金屬飛濺反彈堵塞噴嘴的幾率。確保高度穩定，避免碰撞。
二、 優化穿孔工藝的策略（除了參數）
1.漸進式/斜坡穿孔 (Ramp Piercing / Soft Pierce):
如前所述，功率和/或氣壓隨時間逐步增加（斜坡上升），是解決厚板爆孔最有效的手段之一。現代激光切割機普遍支持此功能。
2. 爆破穿孔 (Blast Piercing)：
在即將穿透的瞬間（通過時間或感應判斷），短暫大幅提高氣壓（有時也提高功率），利用高壓氣體瞬間“爆破”掉底部殘留的熔融層。需要精確控制時機。
3. 預鉆孔/導孔：
對于極厚板材（如50mm以上）或特殊材料/高要求工件，在切割路徑起點預先用機械鉆頭鉆一個小孔（直徑略大于切割縫寬），完全規避激光穿孔問題。犧牲效率，保證質量和可靠性。
4. 使用穿孔感應技術：
部分高端設備配備穿透檢測（如檢測等離子體發光、背反射光變化、氣壓變化等），能自動停止穿孔過程，避免過燒。
5. 從邊緣起切：
如果工件設計允許，盡量避免在板材內部穿孔，改為從板材邊緣開始切割。這是最安全、最高效的方式。
三、 調試步驟與安全注意事項
1.安全第一：
佩戴防護眼鏡，確保工作區域安全，遵循設備操作規程。厚板穿孔飛濺非常劇烈！
2. 查閱基礎參數：
從設備廠家提供的切割參數手冊或數據庫中找到對應材料、厚度的基礎切割參數。
3.設定初始穿孔參數：
功率：取切割功率的 60-80% (碳鋼氧氣)。
時間：參考手冊或經驗值（寧長勿短，后續再優化）。
氣壓：取切割氣壓的 1/3 - 1/2 (碳鋼氧氣)。
頻率/占空比：設為低頻低占空比脈沖模式（如 100Hz, 40%）。
焦點：設為負離焦（如 -5mm 對20mm碳鋼）。
噴嘴：用大口徑，適當提高高度。
啟用漸進穿孔（強烈推薦）：設置起始功率（如30%）、結束功率（目標穿孔功率）、斜坡時間（如1.5秒）。
4.進行單點穿孔測試：
在廢料板上進行。
觀察過程：飛濺是否劇烈（爆孔）？時間是否過長？能否穩定穿透（聽聲音，看背面是否有穩定氣流噴出或小孔）？
檢查結果：孔是否圓？孔壁是否光滑？底部熔渣堆積是否嚴重？噴嘴是否干凈？
5.迭代調整：
爆孔：
首要降低穿孔氣壓！其次嘗試降低穿孔功率（或漸進結束功率），增加穿孔時間（或漸進斜坡時間），降低頻率/占空比。檢查噴嘴是否損壞或口徑太小。
穿不透/時間過長：
首要增加穿孔時間！其次嘗試增加穿孔功率（或漸進結束功率），稍微增加氣壓（謹慎），檢查氧氣純度/氮氣純度/氣壓源是否充足。確認焦點是否合適（嘗試更負的離焦）。
穿孔時間過長但能穿透：
嘗試稍微提高功率（或漸進結束功率），優化漸進參數。
孔質量差（過大/不規則）：
嘗試縮短穿孔時間，降低功率，優化漸進參數（更平緩的斜坡）。
6. 穩定后小范圍切割測試：
穿孔參數調穩后，進行短路徑切割，觀察穿孔過渡到切割是否順暢，切割起始點質量如何。可能需要微調穿孔結束到切割開始的切換參數（氣壓切換延時等）。
7. 記錄與標準化：
將驗證好的參數記錄到設備的材料參數庫中，方便下次調用。
總結關鍵口訣
碳鋼氧氣穿孔：低氣壓、低功率（漸進）、長時間、低占空比脈沖。
漸進穿孔是厚板防爆孔的利器。
穿孔氣壓遠低于切割氣壓（尤其氧氣）。
脈沖穿孔優于連續波。
寧慢勿爆！安全穩定穿透比節省幾秒鐘穿孔時間重要得多。
噴嘴高度和狀態至關重要。
調整是一個需要耐心和觀察力的過程。沒有絕對通用的“最佳參數”，必須結合具體設備、材料批次、氣體條件進行試驗優化。如果遇到特別棘手的問題，聯系設備制造商的技術支持通常是最有效的途徑。
