激光切割出现毛刺是常见问题,通常表明切割参数或设备状态没有达到最优。调整参数是解决毛刺的主要手段之一,需要系统地排查和优化。以下是一些关键的调整方向和步骤:
核心调整参数方向
1.提高激光功率:
原因:
功率不足是导致毛刺(尤其是底部挂渣)的最常见原因之一。能量不足以完全汽化或熔化材料,残留的熔融物冷却后附着在切口底部形成毛刺。
调整:
逐步提高激光功率(在设备允许的安全范围内)。观察毛刺是否减少。注意:功率过高可能导致切缝过宽、材料过热变形甚至烧蚀过度。
2.降低切割速度:
原因:
速度过快时,激光束在单位长度材料上作用的时间太短,材料来不及被充分熔化/汽化就被气流吹走,导致切割不彻底,底部留下未切断的材料(毛刺)。
调整:
逐步降低切割速度。给激光更多时间作用在材料上。同样需要找到平衡点,速度过慢会导致材料过热、热影响区变大、切缝变宽甚至烧穿。
3.增加辅助气体压力:
原因:
辅助气体(氧气用于碳钢,氮气/空气用于不锈钢、铝等)的主要作用之一是及时吹走切口中的熔融物。气压不足,熔渣无法被有效清除,冷却后附着在切口形成毛刺。
调整:
显著提高气体压力(特别是对于容易产生挂渣的材料,如不锈钢、铝)。
确保:
气体类型正确(氧气切碳钢效率高但氧化严重,氮气切不锈钢/铝能获得无氧化切割面)。
气路畅通,无泄漏。
喷嘴选择正确且状态良好(见下一点)。
注意:气压过高可能引起切口抖动、切面粗糙,甚至吹熄等离子体(对某些金属切割过程)。
4.优化焦点位置:
原因:
焦点位置决定了能量在材料厚度方向上的分布。焦点偏离最佳位置(通常在材料表面或稍下方),会导致光斑变大,能量密度下降,切割能力减弱,尤其影响切口底部质量,容易产生毛刺。
调整:
进行焦点位置测试。在相同功率、速度、气压下,尝试不同的焦点位置(例如,从材料表面向上或向下以0.2mm或0.5mm为步进调整)。找到切口最光滑、毛刺最少的位置。切割较厚材料时,焦点通常需要设置在材料内部(表面以下)。
5.检查和更换喷嘴:
原因:
喷嘴孔径、形状、同心度以及是否清洁直接影响气体流动的形态和效率。喷嘴损坏、堵塞、孔径不匹配或与激光束不同心,都会导致气流紊乱、气压不稳,无法有效吹除熔渣。
调整:
清洁喷嘴:确保喷嘴孔内无熔渣、油污堵塞。
检查喷嘴状态:查看喷嘴口是否光滑、无磕碰变形。
检查喷嘴同心度:使用对中纸或设备自带功能校准喷嘴中心与激光束同轴。
更换喷嘴:如果喷嘴损坏或孔径磨损变大,务必更换。选择与材料和切割要求匹配的喷嘴孔径(通常较厚材料或高压气体需要稍大孔径,追求精细切割可用较小孔径)。
其他重要因素和检查点
材料状态:
表面清洁:油污、锈迹、涂层等污染物会影响激光吸收和切割效果,导致毛刺。确保材料表面干净。
材料平整:材料不平会导致焦距变化,影响切割质量。确保板材平整或使用带钉床的工作台固定。
材料类型和厚度匹配:确认设备功率是否足以切割该材料的该厚度。超出设备能力范围必然产生严重毛刺。
光学系统清洁:
保护镜片:切割头下方的保护镜片极易被飞溅物污染。脏污的镜片会大幅衰减激光能量。定期检查并清洁或更换** 保护镜片。
聚焦镜片:聚焦镜片污染或损坏同样会导致能量损失和焦点偏移。按设备维护周期进行清洁或更换。
设备状态:
光路校准:激光束是否正确地通过所有镜片中心?定期进行光路校准。
机械稳定性:导轨、丝杠、皮带等传动系统是否平稳?振动会导致切割不均匀和毛刺。
激光器状态:激光器输出功率是否稳定?是否存在衰减?(需要专业检测)
切割高度:
喷嘴到工件的距离(切割高度)需要保持恒定(通常由电容高度跟踪系统控制)。高度不稳定或设置错误(过高或过低)都会影响气体流动和切割效果。确保高度跟踪系统工作正常,设定值正确。
系统化的调整方法
1.查阅手册:
参考设备制造商提供的针对你所切割材料和厚度的推荐参数表。以此作为起点。
2.单因素测试:
每次只改变一个参数(如先调功率,再调速度,再调气压,再调焦点),并做标记记录效果。这有助于清晰地了解每个参数的影响。
3.组合优化:
在单因素测试找到大致方向后,进行小范围的参数组合微调(例如,功率提高一点,速度相应提高一点)。
4.试切验证:
使用小块材料进行试切,仔细观察切口上下表面的质量(光滑度、垂直度)以及毛刺情况。
5.记录最优参数:
为不同的材料和厚度建立并记录最优的切割参数表。
总结
解决激光切割毛刺问题,参数调整是关键,但需要系统性地排查:
优先检查:喷嘴状态/清洁度/同心度、保护镜片清洁度、气体压力是否足够、气体类型是否正确。
核心调整:提高功率、降低速度、增大气压(三者常需联动调整)。
精细优化:找到最佳焦点位置。
基础保障:确保材料清洁平整、设备状态良好(光路、机械、激光器)。
如果尝试了上述所有调整后,毛刺问题依然严重,可能需要考虑:
设备功率是否真的不足以切割该厚度材料。
光学镜片(特别是聚焦镜)是否有不可逆损伤或污染。
激光器本身性能是否下降。
请联系设备供应商或专业维修人员进行深入诊断。
实践建议:每次调整后,在废料上切割一个简单图形(如小方块或直线),观察边缘质量变化,逐步逼近最佳效果。耐心和细致的记录是成功优化的关键!