鍍鋅鋼板、不鏽鋼板、鋁板、碳鋼等激光切割實踐

全面分析與研究影響激光切割質量的原因，探討改進措施並將其推廣應用。

瑞士百超激光切割機床是我公司為完成與阿爾斯通公司合作項目而採購的先進設備，由於受公司使用的切割氣體，原材料狀態等客觀因素限制，使用機床原始切割參數進行切割時出現切割面不光滑，表面毛刺多等現象，嚴重影響產品質量，制約生產順利進行，對公司各種項目合同兌現造成嚴重影響。

　　切割現狀及原因分析：

機床原始切割參數不能滿足產品切割要求 ，切割時出現切割不透、斷面紋路粗糙及斷面表面氧化鐵嚴重等現象；編程排版不合理，切割中出現長料翹起，影響切割精度； 切割氣體的壓力不穩定及氣體不純，影響切割質量；氣體純度不穩定，難以把握正確參數的調整，切割參數之間的相互影響，難以把握參數調整的準確性 。

激光切割下料質量分析階段劃分

　　切割質量分析：

（1）切割鍍鋅板時切割面出現不規則的深裂縫，板材中心朝下的棕色區域。

鍍鋅板不規則斷面圖

造成原因：切割速度過快。

解決辦法：降低速度。

（2）切割面出現不規則的深裂縫。

碳鋼不規則斷面

造成原因：激光功率過高 。

解決辦法：降低激光切割功率。

（3）切割不鏽鋼時出現如下情況。

不鏽鋼不規則割縫

造成原因：氮氣壓力太低。

解決辦法：增加氮氣壓力。

（4）切割碳鋼時出現。

碳鋼不規則割縫

造成原因：氮氣不純， 氣管中存在氧氣或空氣 。

解決辦法：檢查氮氣的純度，增加延時以清潔氣管，檢查氣路(不漏)。

（5）切割碳鋼時板材表面出現凹陷且結構粗糙，板材底部出現嚴重熔滴形成物。

碳鋼不規則切割斷面

造成原因：焦點位置過低 。

解決辦法：將切割焦點位置上移 。

　　公司常用4種板材進行具體參數優化分析。

（1）不同材料、相同厚度進行參數優化試驗，記錄數據如表所示。

優化參數統計

相關參數分析

（2）不同材料、不同厚度進行參數優化試驗，記錄數據如表所示。

優化參數統計

由以上驗證數據可看出：優化最佳參數是所有切割因素中的關鍵環節。

（3）用流程圖和關聯圖分析影響切割質量的原因。

流程圖

關聯圖

由圖可知：優化最佳切割參數是提高切割質量的主要因素。

　　　分析總結

（1）碳鋼首選O2切割，先調整功率，而不鏽鋼鋼板、鍍鋅板、鋁板首選N2切割，先調整切割速度。

（2）切割普通碳鋼板時，若激光功率和氣體壓力低，噴嘴直徑小，出現配件切割不透，底側有大量殘渣，則增加激光功率及氣體壓力，採用大噴嘴，降低切割速度。

（3）切割鍍鋅板時，若板材底面出現殘渣，切口斷面為褐色，則先降低切割速度，再考慮降低功率，板材底側出現堅硬藍色毛刺，則提高焦點位置，切割表面切割精細，但熔化材料未被完全吹掉，板材底部出現硬毛刺，則增加氣體壓力。

　　改進措施

（1）為使板料準確落放到工作台上，減少手工移動對板料表面損傷，合理製作落料定位工裝，使落料一次到位，保證配件表面質量。

（2）在參數優化試驗基礎上建立參數資料庫，該資料庫要細化到不同材料、板厚等。機床每生產一類配件，根據參數優化經驗，優化最佳參數，若首件切割合格，則將該材質對應的切割速度等相關參數一律列入資料庫，為相同材質下料做好準備，如此即方便工作，也減少生產成本。

（3）編製激光切割程序時應細化配件種類，合理排料，將易變形配件放在特殊位置，用不易變形且不易掉落配件相互套料，根據實際情況添加微連接點，最後優化切割順序，如此既節省板料，也防止激光切嘴被損傷。

板料翹起

（板料翹起，應設置微連接點）

套排時次序顛倒

（應先切內部小件，再切外部大件）

通過對激光切割質量的分析與研究，我們採取上述改進措施，大幅度提高了配件的質量與精度，有效的保證了產品的一次交驗合格率、為公司兌現合同提供了有力保證。

來源：《金屬加工（熱加工）》

作者簡介：楊旭紅、馮偉，中國中車永濟電機有限公司

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