《激光切割技术》课件2.ppt

*************************************第五章：激光切割质量控制切口质量评估切口垂直度、表面粗糙度、毛刺等质量参数的评估标准与检测方法常见缺陷分析各类切割缺陷的形成原因与识别特征参数优化与控制通过调整工艺参数实现切割质量的精确控制质量保证体系建立完善的激光切割质量控制与监测体系本章将详细介绍激光切割质量的评估标准、常见缺陷的成因与解决方法、工艺参数优化技术等内容，帮助学习者掌握激光切割质量控制的核心知识与实践技能。通过系统的质量控制方法，可以显著提高激光切割的一致性和可靠性，满足不同应用领域的质量要求。切口质量评估垂直度切口与材料表面的垂直偏差评级标准:A级(0.05mm);B级(0.05-0.2mm);C级(0.2mm)测量方法：数字垂直度计、显微镜观察表面粗糙度切口表面微观不平度评级标准:Ra值(μm):A级(3.2);B级(3.2-6.3);C级(6.3)测量方法：粗糙度仪、比较样板熔渣粘附切口下缘熔融金属残留评级标准:A级(无);B级(少量易清除);C级(大量难清除)评估方法：目视检查、触摸检测切缝宽度材料切除区域的宽度测量标准：通常0.1-0.5mm，精度±0.05mm测量方法：显微测量、投影仪切口质量评估是激光切割质量控制的基础，通过标准化的评估方法可以客观判断切割效果，指导工艺参数优化。根据国际标准ISO9013和相关行业规范，激光切割质量评估主要包括垂直度、粗糙度、熔渣和切缝宽度四个方面。常见切割缺陷激光切割过程中可能出现多种缺陷，影响产品质量。常见缺陷包括：底部毛刺(切口下缘熔融金属凝固形成的突起)；拖线(切割痕迹偏离理想直线，呈弧形或锯齿状)；表面粗糙(切口表面不平整)；不完全切透(材料未完全分离)；变形(热应力导致的工件弯曲或扭曲)；热影响区过大(材料性能改变区域扩大)。识别这些缺陷并理解其成因，是解决问题的第一步。大多数切割缺陷与不合适的工艺参数有关，如功率过高或过低、切割速度不当、焦点位置偏移、辅助气体压力不足等。通过系统分析和参数调整，可以有效解决这些问题，提高切割质量。毛刺和熔渣形成原因毛刺和熔渣是激光切割最常见的缺陷，主要由以下因素导致：切割速度过快或过慢不匹配材料厚度辅助气体压力不足，无法有效吹走熔融物聚焦镜或喷嘴损坏，影响气流分布焦点位置不当，能量分布不均材料表面氧化或不平整切割轨迹转角处速度变化解决方法针对不同原因，可采取以下措施减少或消除毛刺和熔渣：优化切割速度与功率的匹配关系增加辅助气体压力或更换更高纯度气体定期检查和清洁聚焦镜，更换损坏喷嘴调整焦点位置，厚板可将焦点设在材料内部使用防飞溅涂层或预处理材料表面转角处采用速度降低或功率调整策略毛刺和熔渣不仅影响产品外观，还可能干扰后续装配或加工。对于无法完全避免毛刺的情况，可以采用后处理方法如机械打磨、化学去毛刺或震动抛光等。现代激光切割设备通常配备智能路径规划和参数自动调整功能，能够根据切割轨迹特点自动优化工艺参数，显著减少毛刺产生。热影响区热影响形成激光能量传导至切缝周围材料材料温度升高区域温度超过材料相变点微观结构变化晶粒尺寸、相组成改变性能特性改变硬度、强度、韧性变化热影响区(HAZ)是指切割过程中，材料因受热而发生微观结构和性能变化的区域。在金属材料切割中，热影响区可能导致硬化或软化，影响材料强度和疲劳性能；在非金属材料中，可能导致变色、变形或材料性能降低。热影响区的大小与激光功率、切割速度、材料导热性以及切割工艺直接相关。一般而言，热影响区越小越好。金属材料的热影响区通常为0.05-0.5mm，而非金属材料如亚克力、木材等的热影响区可能更大。减小热影响区的方法包括：使用高功率密度和高切割速度，采用脉冲切割模式，优化辅助气体流量和切割轨迹，以及选择合适的激光器和光束质量。切缝宽度控制切缝宽度是激光切割的重要质量指标，直接影响零件的尺寸精度和材料利用率。典型的激光切缝宽度在0.1-0.5mm之间，比传统机械切割方法(如等离子、水射流)要窄得多。控制切缝宽度的主要方法是调整激光光斑尺寸和能量分布，这主要受焦点直径和焦点位置的影响。实践中，小切缝宽度有利于精密加工和材料节约，但过窄的切缝可能导致排渣困难和切割不稳定。对于不同应用，需要平衡切缝宽度与切割稳定性。例如，精密零件加工追求窄切缝；而厚板切割则需要适当宽度以确保熔融物顺利排出。现代激光切割系统通常具备切缝补偿功能，能在编程时自动考虑切缝宽度，确保零件最终尺寸符合设计要求。表面粗糙度控制Ra3.2μm优质切割高质量切割达