ROFIN激光器切割参数的调整.doc

ROFIN DC 0XX CO2 Slab Laser 怎样调整切割参数 引言 此处介绍的结果是基于飞行光路系统上的切割试验，试验是用同一型号的三个不同激光器（DC025 Slab-Laser）作出的，工作台尺寸 3,0 m x 1,5 m，切割试验主要集中在不锈钢 AISI 304(0Cr18Ni9)和低碳钢RAEX 380，也有厚度在2 - 5 mm 的铝 AA 5754 (AlMg3) ，所有激光都表现出同样的切割性能和切割参数。 用 DC 025激光能够切割20 mm厚的低碳钢和10 mm不锈钢（无氧化物影响）。 以下标准适用于合格的切割样件： 切边无挂渣 切面光滑 切边垂直 机床 切割参数是在一台工作范围1500 x 3000 mm ，有飞行光路系统的机床上精心试验出来的，外光路有三片镜片，最后一片是 (/4 圆偏振镜。 割嘴间隙依靠Precitec 的高压切割头上的电容高度传感器与数控系统控制的Z轴相结合来保持恒定，割嘴类型为高压型，嘴孔直径1 - 2 mm，大一点的孔径可以用小的孔径钻出。 聚焦镜为II – VI公司的高压 (25 bar) Zn-Se ，( 38.1 mm，厚度 7.4 mm,，焦长 5 ， 7.5 和 10 ，辅助气体为LPO 公司的氧气 3.5 和液氮。 材料 无覆层的 AISI 304不锈钢惰性气体切割；1 to 3 mm 厚St1203低碳钢； 3 to 20 mm 厚RAEX 380 低碳钢。 鉴于材料的表面条件能影响切割结果， St1203的表面涂了一层保护油膜， RAEX 板面作微磷化处理。 不锈钢1.4301的切割结果 DC 025 能切割不锈钢厚度到 10 mm，所有厚度都用 100 % 激光功率和氮气切割。 1 - 4 mm 厚材料在焦点恒定的情况下能在机床(3,0 x 1,5 m)的所有范围内获得优质的切割质量， 6 mm厚的可切割范围限制在2,0 x 1,5 m 范围内，否则焦点位置就不得不调整。 更进一步的试验表明切割表面的粗糙度与光的瑞利长度有直接关系，{在光学，特别是激光学中，我们设鞍腰部（如图中所示的最低处）为A，其横截面为a，沿光的传播方向，当横截面因为散射达到2a时，我们设此处为B，瑞利长度或者瑞利射程正是指从A到B的长度（即图中所示ZR)。相关参数是共轭焦距，b，其长度是两倍的瑞利长度。当光波按高斯模型传播的时候，瑞利长度则显得非常重要。 ?? ?? 　　w(z) 是光波在Z方向的半径。 　　w0 是鞍部半径 　　Θ角展度 　　λ是波长 　　w(z)在最小值出现在w(0) = w0 处 　　在瑞利长度处，光波半径增加了1.414倍，面积增加了2倍。 　　高斯分布的角展度和瑞利分布的关系是： 　　 ?? 　　 ?? 例如6 mm 1.4301材料的粗糙度用10 聚焦镜能够如图示降低(See Fig. 1, 2)。 减少和扩大射在透镜上的光束尺寸显示出一样的结果 Fig 1 FL 7,5“ vc = 1,65 m/min Fig 2 FL 10“ vc = 1,65 m/min 最佳结果：厚度 ( 3 mm的用 5 透镜切割，厚度高于4 mm 的用 7.5 透镜切割， 6 mm板可以用10 透镜来改良质量。 低碳钢的切割结果 DC 025 切割低碳钢的材料厚度可以达到20 mm， 3.5纯度的氧气作为辅助气体。所有板厚在此机床的台面上都可以在保持恒定焦点位置的情况下切割。 作为较好的结果：材料厚度( 3 mm 切割时用5 透镜，气压 ( 2 bar.；板厚4 - 20 mm切割时用7.5 透镜。在板厚3 - 8 mm时，两种不同的参数设定可以用，可产生两种不同的结果和质量： 第一种参数围绕高功率 ( 1500 W， 确定的焦点位置 zF ( +2 ，气压p( 1 bar.，切边看起来又黑又亮，几乎没有波纹，切缝宽度约 0.3 mm – 0.4 mm.，切边侧视只有微小的凸起。 第二种参数围绕功率设定 1500 W，焦点位置 zF ( 0 ，气压 2 bar，第二种参数的切割速度要比第一种的快，但是切边的粗糙度增加了，然而切边的直角度较好，缝宽约为0.15 – 0.2 mm. (see fig.4). Fig. 3 t = 4mm P=2500W p=0,6 bar O2 Fig. 4 t = 4mm P=800W p=3,5 bar O2 调整切割参数 焦点位置释义 焦点 0 (zF ( 0)位是指焦点在工件表面上 负焦 (zF ( -x) 是指焦点在工件表面以下 正焦 (zF ( +x) 是指焦点在工件表面以上f. Fig. 5 焦点位置定义 应用Slab激光器，可以方便设定焦点 0 位