王斌修,贺敬地

(青岛理工大学,山东青岛 266033)

激光切割时利用激光束聚焦形成的高功率密度光斑,将材料快速加热至气化温度,蒸发形成小孔洞后,再使光束和材料相对移动,从而获得窄缝的连续切割。激光切割具有切割质量好、热影响区小、无变形、切割速度快、效率高和安全可靠等诸多有利因素,但是要使激光切割达到切缝入口处轮廓清晰、切缝窄、切边热影响小、切边平行度好、无切割粘渣和切割表面粗糙度好的质量,就必须分析影响激光切割的工艺因素。

影响激光切割的工艺因素有切割速度、功率、辅助气体和离焦量等。下面,我们来分别对上述因素进行试验分析。

1 试验器材

本实验使用JHM-1GX-500型多功能加工机,激光器为YAG脉冲激光器,激光波长为1.06μm,脉冲频率为1～200 Hz连续可调,脉冲宽度为0.1～20 ms连续可调,输出能量(用电流表示)为100～450 A,激光输出最大单脉冲能量为90 J,切割聚焦镜焦距为75mm,聚焦后光斑直径为0.2 mm,聚焦后的功率密度可达105～1 013W/cm2。

1Cr18Ni9Ti不锈钢的化学成分见表1。

表1 试验用1Cr18Ni9Ti不锈钢的化学成分

2 工艺研究

2.1 切割速度对切割质量的影响

研究切割速度对不锈钢材料的影响,在试验时选取输出电流175 A,脉冲频率为70 Hz,脉冲宽度为0.3 ms,氧气压力为1.2 M Pa,变化切割的速度进行试验得到如下数据(表2)。

表2 速度对切割质量影响数据

在图1中,可看到,切割速度对切割质量的影响是十分明显的。当切割速度过低时,由于氧的燃烧速度高于或等于激光束移动速度,工件切缝有明显的烧伤痕迹,且切缝也较宽,切面很粗糙。……