重庆激光切割加工之切割速度对切割质量的影响

对给定的激光功率密度和材料，切割速度符合于一个经验式，只要在通阈值以上,材料的切割速度与激光功率密度成正比，即增加功率密度可提高切割速度。这里所指的功率密度不但与激光输出功率有关，而且与光束质量模式有关。另外，光束聚焦系统的特征，即聚焦后的光斑大小也对激光切割有很大的影响。切割速度与被切割材料的密度(比重)和厚度成反比。当其他参数保持不变，提高切割速度的因素是:提高功率(在一定范围内， 如500~2 000W) ;改善光束模式(如从高阶模到低阶模直至TEM00) ;减小聚焦光斑尺寸(如采用短焦距透镜聚焦) ;切割低起始蒸发能的材料(如塑料、有机玻璃等) ;切割低密度材料(如白松木等) ;切割薄型材料。特别对金属材料而言，在其他工艺变量保持恒定的情况下，激光切割速度可以有-个相对调节范围而仍能保持较满意的切割质量，这种调节范围在切割薄金属时显得比厚件稍宽。有时，切割速度偏慢也会导致排出热融材料烧蚀C ]表面，使切面很粗糙。

激光切割机的优点之一是光束的能量密度高，一 般> 10W/cm2。由于能量密度与4/πd2成正比，所以焦点光斑直径尽可能的小，以便产生-窄的切缝; 同时焦点光斑直径还和透镜的焦深成正比。聚焦透镜焦深越小，焦点光斑直径就越小。但切割有飞溅，透镜离工件太近容易将透镜损坏，因此-般大功率CO2激光切割工业应用中广泛采用5”~ 7.5" (127 ~ 190mm)的焦距。实际焦点光斑直径在0.1~0.4mm之间。对于高质量的切割，有效焦深还和透镜直径及被切材料有关。例如用5”的透镜切碳钢，焦深为焦距的+ 2%范围内，即5mm左右。因此控制焦点相对于被切材料表面的位置十分重要。顾虑到切割质量、切割速度等因素， 原则上< 6mm的金属材料，焦点在表面上; > 6mm的碳钢，点在表面之上; > 6mm的不锈钢，焦点在表面之下。具体尺寸由实验确定。