激光切割出現毛刺是常見問題,通常表明切割參數或設備狀態沒有達到最優。調整參數是解決毛刺的主要手段之一,需要系統地排查和優化。以下是一些關鍵的調整方向和步驟:
核心調整參數方向
1.提高激光功率:
原因:
功率不足是導致毛刺(尤其是底部掛渣)的最常見原因之一。能量不足以完全汽化或熔化材料,殘留的熔融物冷卻后附著在切口底部形成毛刺。
調整:
逐步提高激光功率(在設備允許的安全范圍內)。觀察毛刺是否減少。注意:功率過高可能導致切縫過寬、材料過熱變形甚至燒蝕過度。
2.降低切割速度:
原因:
速度過快時,激光束在單位長度材料上作用的時間太短,材料來不及被充分熔化/汽化就被氣流吹走,導致切割不徹底,底部留下未切斷的材料(毛刺)。
調整:
逐步降低切割速度。給激光更多時間作用在材料上。同樣需要找到平衡點,速度過慢會導致材料過熱、熱影響區變大、切縫變寬甚至燒穿。
3.增加輔助氣體壓力:
原因:
輔助氣體(氧氣用于碳鋼,氮氣/空氣用于不銹鋼、鋁等)的主要作用之一是及時吹走切口中的熔融物。氣壓不足,熔渣無法被有效清除,冷卻后附著在切口形成毛刺。
調整:
顯著提高氣體壓力(特別是對于容易產生掛渣的材料,如不銹鋼、鋁)。
確保:
氣體類型正確(氧氣切碳鋼效率高但氧化嚴重,氮氣切不銹鋼/鋁能獲得無氧化切割面)。
氣路暢通,無泄漏。
噴嘴選擇正確且狀態良好(見下一點)。
注意:氣壓過高可能引起切口抖動、切面粗糙,甚至吹熄等離子體(對某些金屬切割過程)。
4.優化焦點位置:
原因:
焦點位置決定了能量在材料厚度方向上的分布。焦點偏離最佳位置(通常在材料表面或稍下方),會導致光斑變大,能量密度下降,切割能力減弱,尤其影響切口底部質量,容易產生毛刺。
調整:
進行焦點位置測試。在相同功率、速度、氣壓下,嘗試不同的焦點位置(例如,從材料表面向上或向下以0.2mm或0.5mm為步進調整)。找到切口最光滑、毛刺最少的位置。切割較厚材料時,焦點通常需要設置在材料內部(表面以下)。
5.檢查和更換噴嘴:
原因:
噴嘴孔徑、形狀、同心度以及是否清潔直接影響氣體流動的形態和效率。噴嘴損壞、堵塞、孔徑不匹配或與激光束不同心,都會導致氣流紊亂、氣壓不穩,無法有效吹除熔渣。
調整:
清潔噴嘴:確保噴嘴孔內無熔渣、油污堵塞。
檢查噴嘴狀態:查看噴嘴口是否光滑、無磕碰變形。
檢查噴嘴同心度:使用對中紙或設備自帶功能校準噴嘴中心與激光束同軸。
更換噴嘴:如果噴嘴損壞或孔徑磨損變大,務必更換。選擇與材料和切割要求匹配的噴嘴孔徑(通常較厚材料或高壓氣體需要稍大孔徑,追求精細切割可用較小孔徑)。
其他重要因素和檢查點
材料狀態:
表面清潔:油污、銹跡、涂層等污染物會影響激光吸收和切割效果,導致毛刺。確保材料表面干凈。
材料平整:材料不平會導致焦距變化,影響切割質量。確保板材平整或使用帶釘床的工作臺固定。
材料類型和厚度匹配:確認設備功率是否足以切割該材料的該厚度。超出設備能力范圍必然產生嚴重毛刺。
光學系統清潔:
保護鏡片:切割頭下方的保護鏡片極易被飛濺物污染。臟污的鏡片會大幅衰減激光能量。定期檢查并清潔或更換** 保護鏡片。
聚焦鏡片:聚焦鏡片污染或損壞同樣會導致能量損失和焦點偏移。按設備維護周期進行清潔或更換。
設備狀態:
光路校準:激光束是否正確地通過所有鏡片中心?定期進行光路校準。
機械穩定性:導軌、絲杠、皮帶等傳動系統是否平穩?振動會導致切割不均勻和毛刺。
激光器狀態:激光器輸出功率是否穩定?是否存在衰減?(需要專業檢測)
切割高度:
噴嘴到工件的距離(切割高度)需要保持恒定(通常由電容高度跟蹤系統控制)。高度不穩定或設置錯誤(過高或過低)都會影響氣體流動和切割效果。確保高度跟蹤系統工作正常,設定值正確。
系統化的調整方法
1.查閱手冊:
參考設備制造商提供的針對你所切割材料和厚度的推薦參數表。以此作為起點。
2.單因素測試:
每次只改變一個參數(如先調功率,再調速度,再調氣壓,再調焦點),并做標記記錄效果。這有助于清晰地了解每個參數的影響。
3.組合優化:
在單因素測試找到大致方向后,進行小范圍的參數組合微調(例如,功率提高一點,速度相應提高一點)。
4.試切驗證:
使用小塊材料進行試切,仔細觀察切口上下表面的質量(光滑度、垂直度)以及毛刺情況。
5.記錄最優參數:
為不同的材料和厚度建立并記錄最優的切割參數表。
總結
解決激光切割毛刺問題,參數調整是關鍵,但需要系統性地排查:
優先檢查:噴嘴狀態/清潔度/同心度、保護鏡片清潔度、氣體壓力是否足夠、氣體類型是否正確。
核心調整:提高功率、降低速度、增大氣壓(三者常需聯動調整)。
精細優化:找到最佳焦點位置。
基礎保障:確保材料清潔平整、設備狀態良好(光路、機械、激光器)。
如果嘗試了上述所有調整后,毛刺問題依然嚴重,可能需要考慮:
設備功率是否真的不足以切割該厚度材料。
光學鏡片(特別是聚焦鏡)是否有不可逆損傷或污染。
激光器本身性能是否下降。
請聯系設備供應商或專業維修人員進行深入診斷。
實踐建議:每次調整后,在廢料上切割一個簡單圖形(如小方塊或直線),觀察邊緣質量變化,逐步逼近最佳效果。耐心和細致的記錄是成功優化的關鍵!