我，人們對(duì)生活品質(zhì)的追求越來越高，和大家生活息息相關(guān)的不銹鋼的使用量也大幅提高，不僅如此人們對(duì)不銹鋼產(chǎn)品的質(zhì)量要求也越來越高。如今不銹鋼產(chǎn)品的加工工藝——激光切割不銹鋼厚板工藝越來越成熟，逐步取代了傳統(tǒng)不銹鋼切割工藝。不銹鋼產(chǎn)品生產(chǎn)企業(yè)要想切出高質(zhì)量的厚板不銹鋼，就需要對(duì)激光切割工藝要素進(jìn)行充分的了解。
，鈑金行業(yè)對(duì)碳鋼切割的綜合效率要求越來越高。傳統(tǒng)切割工藝已無法滿足如今的生產(chǎn)需求。而激光切割作為一種先進(jìn)制造技術(shù)，已經(jīng)逐漸滲透到鈑金行業(yè)。并且，隨著激光功率的不斷提高，客戶對(duì)激光加工工藝的要求也越來越高。華俄激光中厚板的氧氣高速切割工藝，可以在更大程度上發(fā)揮出高功率激光設(shè)備的優(yōu)勢(shì)，如圖1所示。
圖1華俄激光高功率激光切割機(jī)
過去，工藝人員在使用傳統(tǒng)碳鋼氧氣切割工藝的過程中，持續(xù)加，中等厚度碳鋼板切割速度提升并不明顯。傳統(tǒng)碳鋼氧氣切割工藝較難發(fā)揮出純激光功率提升的優(yōu)勢(shì)，而空氣切割的斷面質(zhì)量又遠(yuǎn)不及氧氣切割。為取得好的斷面切割效果和垂直度，我們的工藝人員用不同功率的設(shè)備和不同厚度的材質(zhì)做了長(zhǎng)期的測(cè)試，通過多種數(shù)據(jù)的對(duì)比，最后總結(jié)出針對(duì)中厚板的碳鋼氧氣高速切割工藝的理想?yún)?shù)。
切割工藝要素噴嘴選型噴嘴直徑大小（圖2）決定了進(jìn)入切口的氣流形狀、氣體擴(kuò)散面積、氣體流速，從而影響了熔融物去除、切割的穩(wěn)定情況。進(jìn)入切口的氣流量大、速度快、工件在氣流中的位置恰當(dāng)，噴射去除熔融物的能力就強(qiáng)。固定流量下，不同噴嘴尺寸，不銹鋼越厚，噴嘴的選用應(yīng)越大，比例閥設(shè)置越大，增大流量，才能確保壓力，切割出正常斷面。
圖2噴嘴直徑大小
輔助氣體選擇和氣體純度不銹鋼激光切割加工中經(jīng)常會(huì)用到各種輔助氣體，例如氧氣、氮?dú)?、空氣等，使用不同的氣體類型，切割斷面的效果不同。氧氣是黑色斷面，空氣為淡黃色，氮?dú)饪杀３植讳P鋼原色不被氧化。不銹鋼切割以氮?dú)鉃槭走x輔助氣體。
根據(jù)華俄激光在激光行業(yè)多年的技術(shù)探索和積累，氧氣的優(yōu)點(diǎn)為切割速度高，能切割厚板料；氮?dú)獾膬?yōu)點(diǎn)為可以避免切割邊的氧化，工件因此不需再重新加工。我們建議氧氣和氮?dú)饧兌葹檠鯕狻?9.999%；氮?dú)狻?9.995%。
氮?dú)饬髁颗c噴嘴直徑、氣體壓力的測(cè)試數(shù)據(jù)如圖3所示?？v坐標(biāo)為氣體流量測(cè)試數(shù)值，橫坐標(biāo)為調(diào)整設(shè)置不同氣體壓力變化，不同顏色表示的是不同噴嘴直徑的測(cè)試條件。從圖形上可以看出，流量是由設(shè)置氣體壓力和噴嘴直徑?jīng)Q定的，是線性正相關(guān)性。
圖3氮?dú)饬髁颗c噴嘴直徑、氣體壓力的測(cè)試數(shù)據(jù)
焦斑位置為保證切割效果，及保護(hù)噴嘴不受損傷，在切割加工前還需要做同軸測(cè)試，確保噴嘴與激光器輸出光束同軸。測(cè)試方法：將透明膠帶紙貼至噴嘴出口端面上，調(diào)整激光輸出功率進(jìn)行打孔，觀察透明膠帶紙上是否有中心孔及中心孔的位置，同步調(diào)節(jié)鏡腔手柄上的調(diào)整螺釘，直至激光在透明膠帶紙上打出的孔與噴嘴中心重合。
焦點(diǎn)不一樣，所能切割的厚度、材質(zhì)、品質(zhì)也不一樣，切割不同的材質(zhì)和厚度，都需要調(diào)節(jié)成不同的焦點(diǎn)。切割前，測(cè)量出實(shí)際零焦點(diǎn)，以零焦點(diǎn)為基準(zhǔn)才能夠進(jìn)行切割工藝參數(shù)的測(cè)試和分析，不銹鋼切割以負(fù)離焦為主要工藝選擇方向。
激光頻率調(diào)整及占空比對(duì)切割質(zhì)量的影響頻率變化對(duì)不銹鋼厚板切割的影響（圖4）：頻率從500Hz到200Hz逐步減小，切割斷面效果變細(xì)膩，分層慢慢改善。頻率設(shè)置到100Hz，無法切割，反藍(lán)光。通過頻率的改變，找出最佳頻率范圍。為確保最佳切割斷面，必須保證脈沖次數(shù)與單脈沖能量完美匹配。
占空比變化對(duì)不銹鋼厚板切割的影響：占空比53%是臨界值，繼續(xù)降低占空比，下表面出現(xiàn)未切透痕跡，占空比增大到60%，斷面變粗糙，分層明顯，切割表面發(fā)黃。
結(jié)束語最近，我們的工藝研究人員到12000W設(shè)備所在客戶處進(jìn)行工藝指導(dǎo)，用碳鋼氧氣批量高速切割工藝對(duì)厚度為20mm碳鋼進(jìn)行切割，結(jié)果非常理想，切割速度較傳統(tǒng)工藝切割速度提升90%以上，工件底部無掛渣，斷面質(zhì)量好，工件更容易落料，步提升。精工出細(xì)活，總體來說，噴嘴高度、機(jī)床運(yùn)動(dòng)參數(shù)、運(yùn)動(dòng)加速度、運(yùn)行速度、材料材質(zhì)等對(duì)切割結(jié)果的影響也需要進(jìn)行逐項(xiàng)測(cè)試和分析，需要激光工藝調(diào)試技術(shù)等有志人士積極努力地為激光切割工藝的提升作出貢獻(xiàn)。當(dāng)激光切割能力達(dá)到130mm，其應(yīng)用的行業(yè)領(lǐng)域也將進(jìn)一步擴(kuò)大。
——摘自《鈑金與制作》2021年第6期