激光加工作（zuò）為一（yī）種先進（jìn）的材料切割手段，已經越來越為鈑金生產者所接受。隨著計算機控製技術和（hé）光學技術的不斷進步，人們（men）對（duì）於其加工（gōng）能力的（de）期待也越（yuè）來越高，這種（zhǒng）期待不僅僅是對能夠切，更是對切（qiē）得好和切得快的期（qī）待。而能給予回答（dá）的（de）當然（rán）離不開加工機（jī）的性能，同時被加工材料優（yōu）劣也直接影響（xiǎng）回答的效果。

      激光加工起（qǐ）步較早的歐（ōu）美和日本，在上世紀80年代開始由激光加工（gōng）機生產廠商對鋼材生產提出了具體的質量要求，從而有了區別於普通鋼材但（dàn）價格偏高的激光（guāng）專用（yòng）鋼材。而隨著激光加工成為主要的切割（gē）手段被接受後，25mm以下普（pǔ）通鋼板就以激光專業材料作為標準材料了。然而，由於（yú）中國的發展太快，鋼材生產來不及適應，就有了中國鋼（gāng）材與進口鋼（gāng）材之分。其主（zhǔ）要區別在於鋼材中雜質含量和對鋼材表麵（miàn）的處理以及運輸保管（guǎn）等一係列原因，造成了中國板材切割難的現狀。

      當今中國的粗鋼產量不僅是世界第一，更是（shì）超過了全球產量的50%，發展中國家甚（shèn）至一些像澳洲韓國等發達國家為（wéi）節約成本也在大量使用中國（guó）板材，因此與其期待中國（guó）鋼材來適（shì）應激光切割不如研究（jiū）和提出能（néng）夠優質地加工劣質材料的方法（fǎ）和提案。本文提出其中的一些思考以拋磚（zhuān）引（yǐn）玉（yù）。

      【在（zài）中厚（hòu）板加工中遇（yù）到（dào）的問題】

      1. 碳鋼厚板穿孔問題

      在厚板加（jiā）工中穿孔時間占很大比重，各激光廠（chǎng）商紛紛開發了快速穿孔（kǒng）的技術（shù），較為有代（dài）表性的是高能穿孔（炸（zhà）孔），這種方法的優點是速度快（1秒，以t16mm為例—以下相同），但缺陷是不僅影響對小（xiǎo）形狀的加工，穿孔（kǒng）時注入的巨大能量使板材溫度升高進而影響接下來的整體切割（gē）過程。而用小功率脈衝進行穿孔的話，時間就很長（12秒），會導致切割的效率（lǜ）下降和單位成本的提高。

      2. 切割（gē）麵品質問題

      圖1.和圖2.示出了加工中厚板時經常（cháng）會遇見的切割斷麵，這樣的切割不僅成品質（zhì）量受到質疑，還會伴隨著過燒和嚴重（chóng）的粘渣出（chū）現，以致體現不出高（gāo）價的激（jī）光加工機區別於（yú）其他切割手段的價（jià）值。
 
 

      圖1.碳鋼切割麵圖2.不鏽鋼切割麵

      3. 整板加工穩定性問題
 

      在對國產（chǎn）鋼材的整板加工中，經常會（huì）出現局（jú）部區域加（jiā）工不良的現（xiàn）象。這種現象有時（shí）很（hěn）隨機，即使在加工機狀態良（liáng）好的情況下也會出現。為了處理局部故障品而大大地影響了整個工作（zuò）進度，這裏對此不明原因的加工失敗也給出（chū）一些筆者的分（fèn）析和對（duì）策（cè）提案。

      【針對上述問（wèn）題的解決方案（àn）】

       1. 高（gāo）峰穿孔（HPP）方案

   
      顧名思義就是利用占空比小的高峰值脈衝激光，輔以噴射在材料表麵（miàn）上的不燃油以（yǐ）清除開孔邊緣附著物，控製脈（mò）衝的合理頻率邊冷卻（què）邊穿孔。其特（tè）點是相對炸孔（kǒng）雖然時（shí）間稍長（3秒），但穿出的孔徑小（約φ4mm）且開孔邊緣無附著物以及入熱較低，便於接下來的正常切割加工，相比普通穿孔則效率提（tí）高了4倍。圖3.示出了普通穿孔、HPP穿孔和高能穿孔的區別。
 

      2. 切割斷麵改善（shàn）方案

      對於碳鋼來說改善切割斷（duàn）麵的重要因素是控製對板材的入熱（rè）並能保證激光照射（shè）部分（fèn）的（de）充分燃燒。三菱電機（jī）開發的K-CUT加工條（tiáo）件較好的完成了這一使命。圖4.是在同（tóng）一塊國產板材（cái）上用傳統條件和K-CUT條件進行切割的效果比較。而對於不鏽鋼來說改善切割斷麵的重要因素則是光束的改良（改善焦深）與輔助氣體的有（yǒu）效利用。亮麵切（qiē）割技術就（jiù）是改善了發振器和噴嘴所得到的結（jié）果。圖5.是改善後的效（xiào）果。斷麵上（shàng）部粗糙度8μ、下部12μ堪比機械加工。

       
 
      圖4.碳鋼中（zhōng）厚板K-CUT效果

      圖5.不鏽鋼中厚板亮麵切割效果

      3. 保證加工穩定性的（de）方案
 

      當前為（wéi）了提高加工機（jī）的運行速度，激光（guāng）機多（duō）采用俗稱飛行光（guāng）路的結（jié）構，即（jí）材料（liào）托盤不動而加工頭在整個可加工區（qū）域內運動的形式。而為了補償（cháng）加（jiā）工頭與光源相（xiàng）對位置的變化，各廠商也盡可能保證（zhèng）光斑在加工範圍內的一致性，使用曲率可（kě）變折射鏡是普遍選擇的（de）方式。這種方法雖然結構（gòu）簡單卻會改變焦深，使在對焦深（shēn）極為（wéi）敏（mǐn）感的中厚（hòu）板切（qiē）割（gē）時會顯得力不（bú）從心（既要保持光斑（bān）不變又要保持焦深不變（biàn））。三菱電機采用的（de）等長光路方（fāng）式（在可加（jiā）工範圍內光源與加工頭之間光傳播路徑等長）可（kě）避免（miǎn）焦深變化，從而使光斑和焦深都（dōu）保（bǎo）持一致。另外對（duì）入熱的重視使板材積（jī）累的熱量得到控製，較好地（dì）解決了穩定性問題。圖（tú）6.示（shì）出了等長光路的原理及（jí）在加工區域中不（bú）同位置的加工效（xiào）果（guǒ）。

      圖6.等長光路原理及（jí）效果

      認真（zhēn）對待加工中出現的（de）問題，研究其產生的機理，尋找（zhǎo）結（jié）局問題的方案。三菱電機通過對傳統激光技術的一係列探索和改良，針對較（jiào）為複雜的中厚板切割開發了新的（de）技術並（bìng）將其應用到eX PLUS、RX、XL等各（gè）係列產品中（zhōng），滿足了客戶在加工國產中厚板材料（liào）中的實際需求，從而大大提高了生產效率（lǜ）。我們還將進一步努力探（tàn）索更新的技術，解決更多（duō）加工中的疑難問題，服務於廣大（dà）應用者。

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