激光切割板材时可能出现的问题

激光切割中工件底部浮渣、切割面下端褶纹、直角/尖角过烧以及切割面粗糙等问题。下面将系统性地梳理这些问题的原因和解决方案。

核心问题排查总览

问题一：工件底部浮渣（挂渣）

原因剖析： 激光将材料熔化后，未能被辅助气体及时、完全地吹离切口底部，从而冷凝形成挂渣。这本质上是能量与气体的平衡问题。

解决方案：

1. 优化气体参数：

   · 压力：对于不锈钢、铝合金等，使用氮气作为高纯度辅助气体时，压力必须足够高（例如1.6MPa以上）才能实现无氧化切割并吹走熔渣。对于碳钢使用氧气时，压力需适中，过高会加剧反应形成粗糙挂渣。

   · 纯度与类型：确保气体纯度（特别是氮气要求99.9%以上），氧气纯度也需在99.5%以上。

2. 校准光束焦点：

   · 焦点位置偏差是常见原因。进行焦点标定，并尝试上下微调焦点位置。通常，将焦点略微下调（深入材料内部）有助于改善底部切割质量。

3. 调整功率与速度：

   · 速度过快或功率过低会导致切不透，形成软性挂渣；速度过慢或功率过高会导致过熔，形成硬而脆的挂渣。需要找到与板材厚度匹配的最佳功率-速度组合。

4. 检查并更换喷嘴：

   · 使用损坏、变形或口径不匹配的喷嘴会扰乱气流。检查喷嘴中心孔是否圆整，并根据板厚选择合适口径的喷嘴（通常厚板用大口径，薄板用小口径）。

问题二：切割下端褶纹（条纹/过烧）

原因剖析： 这是典型的过烧现象，由于热量输入过多，材料被过度熔化甚至汽化，在切割断面下半部分形成粗糙、类似褶皱的条纹。

解决方案：

· 首要调整：提升切割速度。速度过慢是主因，提高速度可以减少激光在单位面积上的作用时间，避免热量积累。

· 降低激光功率。如果速度已无法再提，或提升后导致切不透，则应适当降低功率，减少总热输入。

· 调整焦点位置。尝试将焦点位置调低一些，使能量更集中，减小热影响区。

· 检查并降低辅助气体压力。特别是在切割碳钢使用氧气时，过高的氧气压力会像“助燃剂”一样加剧氧化反应，产生过量热量。适当调低气压可能有意想不到的效果。

问题三：直角/尖角过烧

原因剖析： 激光切割头在走直线时速度稳定，但当切割到直角或尖角时，需要进行减速、转向、再加速的过程。在转角处的速度下降导致激光停留时间变长，热量急剧累积，从而烧蚀尖角。

解决方案：

1. 采用圆角过渡（最有效方法）：

   · 在图纸设计阶段，将尖角改为微小圆角（R角）。即使是半径为0.5mm的小圆角，也能让切割头平滑过渡，避免速度剧烈变化，有效防止过烧。

2. 使用拐角工艺功能（亮角功能）：

   · 现代激光切割系统都带有“拐角功率控制”或“亮角”功能。该功能可以：

     · 在检测到拐角时，自动降低激光功率。

     · 或采用分段切割，在拐角处短暂关闭激光，分两段切割。

   · 请查阅您的设备操作系统手册，启用并调试该功能。

3. 降低拐角处的切割速度：

   · 在工艺参数表中，单独设置拐角的切割速度，使其低于直线速度，但这需要与功率降低配合使用。

问题四：切割面粗糙（竖纹）

原因剖析： 切割面上出现明显的、不光滑的竖直条纹，通常是由于能量不稳定或参数不匹配，导致材料熔融状态不均匀。

解决方案：

· 确保焦点位置精确且稳定：这是获得光滑切割面的最关键因素。焦点轻微的变化就会导致断面纹路巨大差异。请清洁并校准聚焦镜，确保焦点稳定。

· 使用高纯度辅助气体：气体中的杂质会干扰熔融金属的流动和冷却过程，导致断面粗糙。

· 优化切割速度：速度不稳定或设置不当，会使熔融金属在冷却过程中形成不均匀的条纹。找到一个能产生连续、平滑切屑的稳定速度。

· 检查设备稳定性：

  · 导轨是否平稳？设备振动会直接反映在切割面上。

  · 喷嘴是否与光束同轴？不同轴的气流会导致断面不对称和粗糙。

  · 光学镜片是否清洁或损坏？污染的镜片会散射激光能量，导致切割无力且断面粗糙。

通用基础检查清单

在进行任何精细参数调整前，请务必执行以下基础检查：

1. 光学镜片：检查聚焦镜和保护镜是否清洁，无污染、无水渍、无损伤。

2. 喷嘴对中：确保激光束从喷嘴中心完美穿过。

3. 气体与气路：确认气路无泄漏，气体类型和纯度正确。

4. 材料：确保板材表面洁净，无氧化层、油污，且材质均匀。

总结与建议

激光切割是一个多参数协同作用的精密过程。解决问题的关键在于 “每次只改变一个变量” ，并做好记录，从而精准定位问题根源。