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從等離子到激光：萬瓦激光如何顛覆金屬加工

2021-07-08 10:09:17
       工藝升級(jí)1.0：從等離子到激光
 
       在激光應(yīng)用普及之前，碳鋼中厚板通常用火焰切割、等離子切割、高壓水切割等傳統(tǒng)工藝，其中以等離子切割為代表。等離子切割是利用高溫等離子電弧的熱量使工件切口處的金屬局部熔化，并借高速等離子的動(dòng)量排除熔融金屬以形成切口的一種加工方法。等離子切割配合不同的工作氣體幾乎可以切割各種類型的金屬，通過調(diào)節(jié)切割電流也可切割超厚板材。
 
       對(duì)等離子切割而言，等離子電源的切割電流其重要的切割工藝參數(shù)，直接決定了切割的厚度和速度：電流越大，等離子電弧能量增加，切割能力越強(qiáng)，切割速度也隨之提高。但是，切割電流增大也會(huì)使等離子電弧直徑增加，電弧變粗，使得割縫變寬；同時(shí)，切割電流過大也會(huì)使噴嘴熱負(fù)荷增大，噴嘴損傷后切割質(zhì)量也隨之下降。
 
       在加工中薄板時(shí)，等離子切割具有速度快、端面光滑等優(yōu)點(diǎn)，但材料越厚，等離子切割端面越粗糙，垂直度也越差。此外由于等離子電弧直徑較寬，使得等離子切割無法切割精密小孔。隨著激光的興起，為應(yīng)對(duì)激光切割的沖擊，等離子切割行業(yè)開發(fā)出精細(xì)等離子切割設(shè)備，通過縮小噴嘴孔尺寸而產(chǎn)生極度壓縮弧，大幅提高電流密度，獲得更高的切割精度和更好的光潔度，但依然無法達(dá)到激光切割的效果。激光切割憑借更高速、更高精度、更環(huán)保而逐步贏得市場認(rèn)可。早期激光功率較低時(shí)，激光切割僅在薄板加工上有優(yōu)勢，無法加工中厚板。近年來激光功率不斷走高，從6kW，到8kW，12kW，15kW，20kW，再到30kW，功率不斷提升，工藝不斷改進(jìn)，激光切割的瓶頸也不斷被打破。
 
       工藝升級(jí)2.0：激光切割的工藝迭代
 
       截至目前，碳鋼切割隨著激光功率的提升已錘煉出四種常用工藝，分別是磨砂面切割工藝、亮面切割工藝、空氣／氮?dú)馇懈罟に?、以及新的氧氣快速切割工藝。OFweek激光網(wǎng)聯(lián)合創(chuàng)鑫激光應(yīng)用中心，使用創(chuàng)鑫激光20kW激光器切割20mm碳鋼材料，對(duì)各種激光工藝的切割效果進(jìn)行了測試。
 
       早期的磨砂面切割工藝采用大噴嘴氧氣切割，使用功率較低，切割速度較慢，工件錐度也較大。測試中，創(chuàng)鑫激光器輸出2.1kW功率，切割速度為0.65m/min，樣品單邊錐度為0.5mm。

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