激光切割常見問題及處理方法的分析

徐章地

摘 要：隨著科技的不斷發展，以及我國工業化進程的加快，激光切割技術開始被廣泛應用到了各行各業之中，比如：汽車領域，化工領域?？傮w而言，激光切割技術具有切割范圍廣、切割速度快、柔性好等特點，但是其中也依舊存在諸多的問題，比如：激光切割切不透、尖角燒蝕等。由此可見，為了促使我國重工業企業得到更加有效的發展，加強對激光切割技術的熟練運用也就顯得尤為必要。文章針對激光切割常見問題及處理方法進行分析。

關鍵詞：激光切割；常見問題；處理方法

中圖分類號：TG485 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2017）22-0062-02

引言

隨著時代的發展和變化，我國的激光切割技術得到了迅速的發展，和傳統的激光切割技術相比，雖然有很多的進步，但是卻依舊存在著成本大等一系列的問題，這無疑也加大了相關企業的生產壓力。通過研究調查發現，我國的激光切割技術還并不完善，而一些問題的存在也在一定程度上影響到了產品的切割質量。本文對此進行分析，也是希望能夠有效提高經激光切割進行加工后的產品本身的質量。

1 激光切割的基本概念

所謂激光切割，即是利用高功率密度激光束照射被切割材料，從而使材料很快被加熱至汽化或熔化溫度，進而蒸發形成孔洞。隨著光束對材料的移動，孔洞連續形成寬度很窄的切縫，最終才算完成對材料的切割。通常，激光切割設備的價格都相當貴，這對很多企業而言也加大了相應的成本壓力。

2 激光切割工藝類型

2.1 激光切割工藝之汽化切割。汽化切割，主要表現為在高功率密度激光束的加熱下，物體材料表面溫度升至沸點溫度的速度會相應加快，在這一過程中，部分材料會汽化成蒸汽后消失，而部分材料則作為噴出物，并從切縫底部被輔助氣體流吹走。需要明確的是汽化切割過程中，由于蒸汽可以隨身帶走熔化質點和沖刷碎屑，因而會加快形成相應的孔洞。

2.2 激光切割工藝之熔化切割。熔化切割，最明顯的特征就是孔洞的形成。尤其是當入射的激光束功率密度超過某一數值之后，光束照射點處的材料內部就會開始蒸發，進而形成孔洞。一旦這種小孔形成，它就會被作為黑體吸收所有的入射光束能量。與此同時，小孔被熔化金屬壁所包圍后，與光束同軸的輔助氣流就會把孔洞周圍的熔融材料都帶走。隨著被加工工件的逐漸移動，小孔也會相應的按切割方向同步橫移形成一條切縫。

3 激光切割常見問題

3.1 激光切割之尖角燒蝕問題。尖角燒蝕問題，是激光切割過程中最常見的一類問題，而其出現的根本原因在于溫度的升高。通常，在激光切割樣板的尖角區域，激光束移動的速度是先降低，之后再重新加速到正常速度，而這也就意味著它停留子在尖角區域的時間會相對更長，由于在速度變化的時間內激光束能量并沒有減少，因此它一直都是處于工作的狀態，加上被加工的樣板在這一區域內的熱量高度聚集，最后也就導致尖角處的溫度持續升高。雖然科學研究也表明激光切割的熱影響區域范圍比較小，但是尖角處的散熱表面積小，且傳遞熱量的效果差，加上高溫輔助氣體的沖刷，最終也就使得尖角容易出現燒蝕的問題。

3.2 激光切割之不透問題。眾所周知，激光切割是一個十分復雜的過程，技術人員在切割的過程中，也經常會遇到切口不光滑或者切不透等問題。經過深入研究發現，造成樣板切不透的原因其實有很多，而其中最為常見的就是激光的功率下降，切割速度過快，光路不正，電壓不穩定等等。除此之外，材料自身問題，輔助氣體氣壓不夠也是十分重要的原因?？傊?，為了提高企業的生產效率，確保激光切割技術的質量，相關技術人員就一定要認真對待生產過程中激光切割切不透的系列問題。

3.3 激光切割之不出光問題。激光切割不出光的問題，時常出現在數控產品的生產中，由于它們對于切割質量和精度要求都特別的高，因此這種故障發生的時候要沉著應對。之所以出現這樣的問題，原因也是多方面的，比如：燈管的老化造成激光的功率下降；電流較小使得激光束輸出的能量低；激光器內灰塵太多，污染了鏡片，造成不透光等等。以此可見，在日常的工作中，企業負責人一定要對相關技術人員提出更加嚴格的要求，即合理操作機器設備。只有通過不斷地科學總結，最終才能有效確保激光切割任務的順利完成。

3.4 激光切割之不連續問題。實際上，激光切割之所以出現不連續的問題，實際上也是由于編程不合理的原因造成的。比如：在編制激光程序時，那些該封閉的區域沒有封閉，就會使得切割后局部鋼板與整體有連接，而手工切斷則特別容易損壞樣板，從而造成產品的報廢。同樣，激光切割過程中輔助氣體的換氣也可能會導致切割的不連續，主要是因為在加工過程中，輔助氣體主要把熔化的金屬吹出切縫，在輔助氣體使用完畢時設備自動停止運動，等氣體更換完畢后再繼續切割，而這樣的方式則特別容易造成切割軌跡的不連續。

4 激光切割問題的常見處理辦法

4.1 盡快調整激光切割線路。雖然尖角常被燒蝕，但是其原因并不只是溫度，而是由于尖角處的切割速度。因此，防止尖角燒蝕問題的再次出現，比較科學的方法就是盡快調整激光的切割路線，從而減少速度的變化。比如：在切割的過程中可以繞行圓弧，從而保證切割速度不變，這樣也能促使在空走圓弧的時間內，另一邊已經完成切割工作的機器溫度冷卻下來，此時也能讓尖角所處的熱量不過于集中，最終保證了尖角切割處完整光滑。

除此之外，解決尖角燒蝕的問題，還可以采用增加補加的方式。以防盜門的生產為例，在防盜門的生產過程中，就使用了激光切割技術，而為了解決尖角燒蝕問題，相關技術人員就是通過增加補加的方式，即在切割尖角處增加一小塊補加，從而有效保證了尖角處不被燒蝕，同時尖角尺寸也不會發生改變。

4.2 合理分析激光切割不透的問題

激光切割過程中，切不透同樣是個很重要的問題，而其存在的原因是多方面的，因此在提出解決對策的時候也要具有針對性。比如：對于激光器本身的問題造成的切割不透，技術人員就要首先檢查外光路的傳輸鏡片有無污染或損壞。在對已經受到污染的鏡片進行清洗之后如果仍然存在切割不透的問題，就需要考慮是光路不正或激光器本身的問題。

以鋼鐵行業為例，在釩鈦產品的生產過程中，激光切割不透主要原因則在于光路不正，那么，技術人員就要及時地調整光路，尤其要注重調整光束的焦點與被加工材料表面的相對位置。同時，還要注意在切割銅鋁時提前打磨其表面或涂吸光材料，而這樣也才能有效應對之后可能會出現的反光率高等問題。

4.3 遵循科學的處理步驟。激光切割過程中不出光或激光能量衰減這一問題也尤為常見，其實，遇到這類問題時切記不慌張，只要專業人士按照相關步驟對機器進行有效的檢查，就一定能找到合理的解決辦法。一般遇到此類問題，通常會按以下步驟解決問題：首先是檢查水循環是否正常，若水循環出現問題，需要首先解決水循環問題，一般情況下不要輕易人工短接水保護后使用設備。接著就是點擊預調，主要是看激光器供電是否異常。然后就是用無水乙醇清洗鏡片，至于那些受損或者已經被污染的鏡片，一定要及時進行更換。最后就是更換激光器，目的是通過重新設置激光輸出能量，從而有效解決激光功率低的系列問題。

總而言之，只有按照科學的辦法，有步驟地對相關問題加以處理，就能從根本上解決激光切割技術不出光的問題。

4.4 做好相關的激光切割編程工作

事實上，切割編程工作的問題主要也在于相關技術人員缺乏一定的專業素養，從而使得在工作中，總是犯一些細節性的錯誤。為此，在實際工作過程中，就要加大對技術人員的培訓和監督管理。比如：對于一些細小的需要切割下來的工件，在一整套編程的程序還沒有執行完的情況下，它們往往會翹起來，切割頭在移動的過程中會碰到它們，容易造成切割頭被撞壞。這在編程的時候把這些細小的工件設置成微連接，使得在切割的軌跡走完之后工件上仍然有一個微小的連接點與母材相連，就能有效避免此問題。而取下這些細小的工件，只需要稍微用一點力破壞這個微連接即可。

5 結束語

隨著我國制造業的快速發展，激光切割作為一門先進的技術手段也被應用到了各行各業，比如：汽車、船舶、航空、核工業、機械制造、鋼鐵等，為此也增加了各行各業對于激光切割技術設備的需求。由于該項技術手段在實際的運用過程中還不是特別熟練，因此也出現了諸多的問題，本文針對激光切割中常見的問題提出了不同的處理方法，供有關專業技術人員進行參考，希望能有助于推動激光切割技術的大規模推廣和普及。

參考文獻：

[1]張凌云，張海鵬.激光切割樣板時尖角燒蝕的解決方法[J].機械設計與制造，2015，12.

[2]鄧樹森.中國激光加工產業現狀[J].上海激光通訊，2016，01.