激光切割碳鋼常見問題分析

激光切割碳鋼（特別是低碳鋼）是目前最成熟和應用最廣泛的激光加工技術之一。但在實際操作中，仍會遇到各種問題，下面對激光切割碳鋼的常見問題進行詳細分析，包括問題現象、原因及解決方案。

碳鋼激光切割的問題主要可以分為以下幾大類：

1.切割質量缺陷：如毛刺、掛渣、斷面粗糙等。

2.工藝參數問題：如切不透、過燒、速度匹配不當。

3.設備及外部因素：如鏡片污染、噴嘴損壞、氣體問題。

常見問題詳細分析

1.產生毛刺和掛渣（最常見的問題）

表現為切割斷面下方附著熔融金屬顆粒，難以脫落。

2.斷面粗糙且紋路不佳

斷面不像平時那樣光滑，出現明顯的、粗糙的橫向或縱向紋路。

· 原因分析：

  · 焦點位置不準：這是首要原因。焦點偏離最佳位置會導致光束能量密度不足，熔化不充分。

  · 切割速度不穩定：設備加減速時（如在拐角處）或速度設置不當，會導致能量輸入不均。

  · 激光功率不穩定：激光器輸出功率波動，或鏡片污染導致功率下降。

  · 機床精度問題：導軌、齒輪等機械部件磨損，導致運行不平穩、抖動。

· 解決方案：

  · 重新校準和測試焦點位置，確保其在板材厚度的最佳點（通常碳鋼切割焦點在板材表面或略下方）。

  · 優化切割路徑和速度參數，特別是在拐角處設置圓角或降低速度。

  · 檢查并清潔光學鏡片（聚焦鏡、保護鏡）。

  · 定期維護機床，保證運動機構的精度和穩定性。

3.切不透（Incomplete Cutting）

激光無法完全穿透板材。

· 原因分析：

  · 激光功率嚴重不足：對于給定厚度，功率設置過低。

  · 切割速度過快：板材來不及被完全熔化穿透。

  · 輔助氣體壓力問題：氧氣壓力過低（無法提供充分氧化反應和吹渣）或氮氣壓力過高（反而冷卻了切割區域）。

  · 焦點錯誤：焦點偏離太遠，能量無法集中。

  · 噴嘴選擇不當或損壞：噴嘴孔徑與板材厚度不匹配，或噴嘴有磕碰導致氣流紊亂。

· 解決方案：

  · 根據板材厚度和材質，參考參數表設置合理的功率和速度。

  · 檢查并調整氣體壓力。

  · 校準焦點。

  · 檢查噴嘴，更換損壞或不匹配的噴嘴。

4. 過燒（Overburning）和熔渣（特別是在尖角處）

在板材的尖角或小孔處出現嚴重的燒蝕現象，形狀失真。

· 原因分析：

  · 熱積累：在尖角處，激光頭移動速度減慢，熱量高度集中，導致過度熔化。

  · 參數未優化：沒有針對尖角進行特殊的參數設置（如“尖角減速”、“圓角”功能未啟用）。

· 解決方案：

  · 使用數控系統中的 “尖角功率減速”或“尖角氣壓控制”功能，在拐角處自動降低功率和速度。

  · 將尖角改為小圓角（如 R0.5mm），避免熱量聚集。

  · 對于非常精細的零件，采用穿孔-切割工藝，而非連續切割。

5. 穿孔問題（Piercing Problems）

穿孔時爆點火花過大，甚至損傷鏡片和噴嘴。

· 原因分析：

  · 穿孔高度不正確：高度過低，爆點火花極易反彈污染鏡片。

  · 穿孔參數過于激進：功率過高或氣體壓力過大，導致熔融金屬劇烈飛濺。

  · 材料表面有銹或漆：不均勻的表面導致穿孔不穩定。

· 解決方案：

  · 設置合理的穿孔高度（一般比切割高度高 1.5-2 倍）。

  · 使用漸進式穿孔功能：先低功率預熱，再逐漸增加功率至穿透。

  · 清理板材表面。

系統性問題與日常維護

許多問題并非源于參數，而是設備狀態：

1. 光學鏡片污染：保護鏡或聚焦鏡沾上油污或灰塵，會大幅降低激光功率和切割質量。定期檢查并清潔鏡片至關重要。

2. 噴嘴損壞或中心偏：噴嘴磕碰會導致氣流不正，直接影響切割質量和尖角效果。定期檢查噴嘴狀況和同軸度。

3. 氣體純度不足：這是隱性問題。使用低純度氧氣會大大降低切割效率和斷面質量。務必保證氣源質量。

4. 板材質量：板材表面的鐵銹、油漆、厚度不均等問題會直接導致切割效果不穩定。

總結與排查流程

當遇到切割問題時，建議遵循以下步驟進行排查：

1. 第一反應：檢查氣體壓力和純度。這是最快、最常被忽略的環節。

2. 第二反應：檢查并清潔保護鏡片，檢查噴嘴是否損壞。

3. 第三反應：重新校準焦點。焦點是切割的靈魂。

4. 第四反應：檢查板材表面和材質是否與往常一致。

5. 最后考慮：在確認以上外部因素無誤后，再系統地微調功率、速度、頻率等工藝參數，并做好記錄。