激光切割時,氣壓過大通常會對切割過程和結(jié)果產(chǎn)生一系列負面影響,主要包括以下幾個方面:
1.切割質(zhì)量下降:
切縫變寬:
過高的氣壓會過度吹散熔融金屬,導致切縫比設定的光斑直徑寬很多,影響尺寸精度,尤其是在切割精細輪廓或小孔時。
切面粗糙度增加:
氣壓過大會導致熔融金屬被劇烈、不規(guī)則地吹走,而不是平穩(wěn)地排出。這會在切割面上留下更深的條紋、更多的毛刺和更粗糙的表面。下表面(出口處)尤其明顯,可能出現(xiàn)“鋸齒狀”邊緣或“淚滴狀”凸起。
掛渣增加:
雖然足夠的氣壓是清除熔渣的關(guān)鍵,但過大的氣壓反而可能導致問題:
對于碳鋼(氧氣切割):氧氣氣壓過高可能導致反應過于劇烈,產(chǎn)生更多難以清除的、粘稠的氧化鐵熔渣(掛渣),尤其是在切割速度不夠快的情況下。
對于不銹鋼/鋁材(氮氣切割):氣壓過大可能將熔融金屬向上或橫向吹濺,冷卻后粘附在板材下表面邊緣形成難以去除的硬質(zhì)掛渣。
底部毛刺/瘤狀物:過強的氣流可能將部分熔融金屬向上或側(cè)面吹起,在切割邊緣底部冷卻凝固形成毛刺或瘤狀物。
切面傾斜(錐度):在某些情況下(尤其是切割較厚板材時),過大的氣壓可能加劇切面的上寬下窄(正錐度)或下寬上窄(負錐度)現(xiàn)象,影響垂直度。
2.能量利用效率降低:
冷卻效應過強:高速氣流會帶走大量的熱量,對切口區(qū)域產(chǎn)生過強的冷卻作用。這會降低激光能量的有效利用率,板材需要吸收更多激光能量才能達到熔化/氣化溫度,可能導致切割速度被迫降低,或者需要更高的激光功率來補償,增加能耗。
3.噴嘴和光學元件壽命縮短:
噴嘴損耗加劇:高速氣流攜帶熔融金屬飛濺物或粉塵顆粒,會以更大的沖擊力撞擊噴嘴內(nèi)壁和端面,加速噴嘴的磨損和損壞。頻繁更換噴嘴增加成本和停機時間。
光學鏡片污染風險增加:過大的氣壓更容易將切割產(chǎn)生的金屬蒸氣、粉塵和飛濺物向上反吹或擴散,污染保護鏡片甚至聚焦鏡片。這不僅影響光束質(zhì)量,縮短鏡片壽命,嚴重時可能導致鏡片過熱損壞。
4.氣體消耗劇增,成本上升:
這是最直接的經(jīng)濟影響。過高的氣壓意味著單位時間內(nèi)消耗的輔助氣體(氧氣、氮氣、空氣等)量大大增加,顯著提高生產(chǎn)成本,尤其是使用高純度氮氣或氧氣時。
5.切割不穩(wěn)定和異常:
火花飛濺異常:正常切割時,火花束應該是垂直向下噴射的。氣壓過大時,火花束可能變得散亂、分叉、橫向噴射甚至向上反噴,這是切割狀態(tài)不良的明顯信號。
產(chǎn)生“爆破”聲:可能聽到不規(guī)則的“噗噗”或爆破聲,表明氣流不穩(wěn)定或?qū)θ鄢禺a(chǎn)生了劇烈沖擊。
穿透困難或斷切:對于較厚板材,過大的氣壓可能會過度冷卻起切點,反而導致難以穿透或切割過程中斷切。
板材振動:強大的氣流沖擊可能引起薄板的振動,影響切割精度和穩(wěn)定性。
如何判斷氣壓是否過大?
觀察火花:火花束散亂、分叉、向上或橫向噴射(正常應垂直向下)。
聽聲音:出現(xiàn)異常的“噗噗”爆破聲。
檢查切縫:切縫明顯比光斑直徑寬很多。
檢查切面:切面異常粗糙,條紋很深,底部有大量硬質(zhì)掛渣或瘤狀物。
檢查噴嘴:噴嘴端面磨損異常快,甚至出現(xiàn)缺口。
測量氣體消耗:明顯高于推薦值或以往正常值。
總之,激光切割時,輔助氣體氣壓并非越大越好。選擇合適的氣壓需要綜合考慮材料類型、厚度、切割速度、激光功率、噴嘴類型和孔徑等因素。過高的氣壓會帶來一系列負面影響,包括切割質(zhì)量劣化、成本增加、設備損耗加快和工藝穩(wěn)定性下降。操作人員應根據(jù)設備手冊推薦值、材料特性和實際切割效果進行精細調(diào)整,找到最佳的氣壓參數(shù)。