激光钣金切割常见问题分析短时间以来接到很多客户

激光钣金切割中常见问题分析

这短时间以来接到很多客户在电话中说在钣金切割中出现一些问题，也一直想写点东西，于是利用周末的时...

这短时间以来接到很多客户在电话中说在钣金切割中出现一些问题，也一直想写点东西，于是利用周末的时间来总结了以下几种最常见的问题和通常的解决办法，不足之处还请批评指正。

激光穿孔技术

当一定能量的激光束照射在金属板材表面时，除一部分被反射以外，被金属吸收的能量使金属熔化形成金属熔融池。而熔融的金属相对金属表面的吸收率增加，即能够更多地吸收能量加速金属的熔融。此时适当地控制能量和气压就能除去熔池内的熔融金属，并不断地加深熔池，直至穿透金属。基于激光穿孔的这种原理，在实际应用中采用两种方式脉冲穿孔和爆破穿孔
爆破穿孔——材料经连续激光的照射后在中心形成一个凹坑，然后由与激光束同轴的氧流很快将熔融材料去除形成一个孔。一般孔的大小与板厚有关，爆破穿孔平均直径为板厚的一半，因此对较厚的板爆破穿孔孔径较大，且不圆，不宜在加工精度要求较高的零件上使用，只能用于废料上。此外由于穿孔所用的氧气压力与切割时相同，飞溅较大。

脉冲穿孔——用高峰值、低占空比的激光波击打被加工物，由于激光照射的时间严格说是断续的，同时其使用的平均能量比较低，因此被加工材料全体所吸收的热量相对较少。同时，被高峰值激光束照射熔融的金属残渣也会在不断击打与辅助气体的共同作用之下被排出所穿孔径。这样的不断循序渐进直至孔径穿透被加工物。

随着高峰值激光脉冲波的不断击打和辅助气体的吹拂，被加工工件经过了受热、熔融以及排出熔渣的过程。穿孔周围的残热影响较少，在穿孔部位残留的残渣也较少。这样穿出的孔也比较规则且尺寸较小，对开始的切割也基本不会产生影响。

脉冲波穿孔的特点是工件成功率高、对工件中小孔加工不会产生影响、适合精密加工，另外由于给工件材料的输入的融热较少，对切割工件的稳定性有一定帮助。其不足之处是穿孔时间相对较长，对加工效率有一定影响。

图1 脉冲穿孔图2 爆破穿孔

切割加工小孔（直径小与板厚）变形情况的分析

这是因为机床（只针对大功率激光切割机）在加工小孔时不是采取爆破穿孔的方式，而是用脉冲穿孔（软穿刺）的方式，这使得激光能量在一个很小的区域过于集中，将非加工区域也烧焦，造成孔的变形，影响加工质量。这时我们应在加工程序中将脉冲穿孔（软穿刺）方式改为爆破穿孔（普通穿刺）方式，加以解决。而对于较小功率的激光切割机则恰好相反，在小孔加工时应采取脉冲穿孔的方式才能取得较好的表面光洁度。

激光切割低碳钢时，工件出现毛刺的解决方法

根据激光切割的工作和设计原理，分析得出以下几点原因是造成加工件产生毛刺的主要原因：激光焦点的上下位置不正确，需要做焦点位置测试，根据焦点的偏移量进行调整；激光的输出功率不够，需要检查激光发生器的工作是否正常，如果正常，则观察激光控制按钮的输出数值是否正确，加以调整；切割的线速度太慢，需要在操作控制时加大线速度；切割气体的纯度不够，需要提供高质量的切割工作气体；激光焦点偏移，需要做焦点位置测试，根据焦点的偏移量进行调整；机床运行时间过长出现的不稳定性，此时需要关机重新启动。

激光切割加工不锈钢和敷铝锌板时，工件有毛刺产生的分析

以上情况的出现，首先考虑切割低碳钢时出现毛刺的因素，但不可简单地加快切割速度，因为增加速度有时会出现板材切割不穿的情况，此种情况在加工敷铝锌板时尤为突出。这时应综合考虑机床的其他因素加以解决，如喷嘴是否要更换，导轨运动不稳定等。

激光未完全切割透状态的分析

分析后可以发现下面的几种情况是产生加工不稳定的主要情况：激光头喷嘴的选择与加工板厚不匹配；激光切割线速度过快，需要操作控制减小线速度；

切割低碳钢时出现非正常火花的解决方法

这种情况会影响零件的切割断面光洁度加工质量。此时在其他参数都正常的情况下，应考虑以下情况：激光头喷嘴的损耗，应及时更换喷嘴。在无新喷嘴更换的情况下，应加大切割工作气体压力；喷嘴与激光头连接处螺纹松动。此时应立即暂停切割，检查激光头连接状态，重新上好螺纹。

激光切割加工时穿刺点的选择

因此，激光束在开始穿透钢板时到进入零件轮廓切割的这一段时间，其切割速度在矢量方向上将有一个很大的改变，即矢量方向的90°旋转，由垂直于切割轮廓的切线方向转为与切割轮廓的切线重合，即与轮廓切线的夹角为0°。这样就会在被加工材料的切割断面上流下比较粗糙的切割面，这主要是在短时间内，激光束在移动中的矢量方向变化很快所至。因此在采用激光切割加工零件时就要注意这方面的情况。一般，在设计零件对表面切割断口没有粗糙度要求时，可以在激光切割编程时不做手动处理，让控制软件自动产生穿刺点；但是，当设计对所要加工的零件切割断面有较高粗糙度要求时，就要注意到这个问题，通常需要在编激光切割程序时对激光束的启始位置做手动调整，即人工对于穿刺点的控制。需要把激光程序原来产生的穿刺点移到需要的合理位置，以达对加工零件表面精度的要求。

如上图，如果此零件对圆弧有精度要求，我们在编制激光切割程序时，切割启始点（穿刺点）就要设置在A和C，而不能设置在B和D。而如果此零件只对直线边的精度有要求，那我们在编制激光切割程序时，切割启始点就要设置在B和D，而不能设置在A和C了。

同样的，如上图，如果此零件外形设计对圆弧有精度要求，我们在编制激光切割程序时，切割启始点（穿刺点）就只能设置在D，而如果此零件只对直线边的精度有要求，那我们在编制激光切割程序时，切割启始点（穿刺点）就可以选择除了D点以外的任何点了。

激光切割钣金件是一项先进的制造加工技术，不仅可以大大降低研发周期，模具制造成本，而且提高了质量及生产效率，有利于改善制造行业的技术及设备革新。实际应用中，需要我们在不断地积累经验，不断地了解和实践，让这项新技术为我们的生产力提高发挥应有的贡献。

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