加工精度


激光切割的加工精度是由加工機(jī)性能、光束品質(zhì)、加工現(xiàn)象而決定的整體精度。


關(guān)于尺寸變化


即使按照程序進(jìn)行切割，也有加工產(chǎn)品無(wú)法滿足精度要求的情況。所以需要根據(jù)不同的情況采取對(duì)策。


1.加工產(chǎn)品的全體尺寸有變化


這是由于切口上激光焦點(diǎn)直徑和其周?chē)紵齾^(qū)域形成的切口寬度所影響的。


雖然在相同條件下，對(duì)相同的加工物，使用同一偏置補(bǔ)償值可以確保其精度，但是焦點(diǎn)位置的設(shè)定要憑借加工機(jī)操作人員的感覺(jué)來(lái)確定，而且熱透鏡作用也會(huì)造成焦點(diǎn)位置的變化，所以需要定期檢查的偏置補(bǔ)償值。


2．加工方向(部分)上的尺寸誤差有差別


板材上部的尺寸精度與尺寸精度有不同的情況。這個(gè)現(xiàn)象要考慮兩方面的原因。首先，光束圓度和強(qiáng)度分布不均一，造成切口寬度沿加工方向有所不同。解決的方法是進(jìn)行光軸調(diào)整或清洗光學(xué)部件。其次，被加工物受熱膨脹會(huì)引起加工形狀長(zhǎng)方向尺寸變短的情況。


3．翹曲引起的變化


尺寸精度雖然在要求范圍內(nèi)，但由于熱變形等原因會(huì)造成發(fā)生翹曲。加工鋁、銅、不銹鋼等時(shí)非常顯著，它受到線膨脹系數(shù)、熱容量等物性的影響。就加工形狀來(lái)說(shuō)，縱橫比越大，翹曲量就越大。采用低熱量加工條件以及加工線路等在加工程序上下工夫，但還沒(méi)有完全解決問(wèn)題。


加工板件所擁有的殘余應(yīng)力對(duì)翹曲和尺寸誤差也有影響，所以我們需要對(duì)加工程序始終保持一定的配置方向。


4．間距精度變化


加工很多孔時(shí)，孔與孔之間的間距精度會(huì)出現(xiàn)偏差。由于在熱膨脹情況下開(kāi)孔，冷卻收縮后，間距變小。我們可以在程序中補(bǔ)正收縮部分的精度或者靈活運(yùn)用形狀縮放功能。無(wú)論什么情況，都要在初期加工后，測(cè)定其加工尺寸，補(bǔ)誤差。當(dāng)間隔精度不隨加工位置而變化，而是在整個(gè)加工區(qū)里都惡化時(shí)，其原因是機(jī)械精度的惡化而造成的。


5．圓度變化


在激光加工中加工孔切割面產(chǎn)生坡度是無(wú)法避免的，下面直徑比背面直徑大，一般都評(píng)估背面稍小一側(cè)的圓度。
模切工程師較全激光刀模知識(shí)


做為模切工程師，我們要知道哪些刀模的知識(shí)呢？
激光刀模材料簡(jiǎn)介：

●激光刀模材料的規(guī)格描述：

有厚度，高度，刃角，硬度，包裝形式5方面。

1．厚度 一般使用單位mm，常用的刀料厚度為0.45mm，0.53mm，0.71mm，1.05mm。另外，一個(gè)通用的單位是pt，1pt=0.35146mm。以上厚度轉(zhuǎn)化為pt單位后就是1.3pt，1.5pt，2pt，3pt。
2．高度 一般使用單位mm，高度的規(guī)格非常多，從8～100，根據(jù)自己選擇即可。
3．刃角 使用角度單位。一般有30°，42°，52°的規(guī)格。
4．硬度 使用洛氏硬度（HRC）和維氏硬度（HV）兩種，刀身的硬度一般在50 HRC以下，刀刃的硬度一般在55 HRC以上。
5．包裝形式 有條刀和盤(pán)刀兩種。長(zhǎng)度一般為1m/條，100m/盤(pán)。

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激光刀模材料的材質(zhì)及處理介紹：

◆ 選用優(yōu)質(zhì)的鋼材：

鋼分子結(jié)構(gòu)緊密，刀身富有柔韌性，受彎后無(wú)太大的回彈，分子結(jié)構(gòu)仍保持緊密的聯(lián)結(jié)。

◆精湛的表面退碳處理：

將較脆的碳分子從模切刀的表層退去，使刀片受彎時(shí)不致表面脆裂，而導(dǎo)致刀身斷裂。仿似一層軟皮組織將刀身包起，更加便于彎曲成形。

◆ 優(yōu)秀的熱處理：

可以根據(jù)客戶不同要求將模節(jié)刀調(diào)節(jié)至不同硬度，并將刀身調(diào)軟便于彎曲而將刀峰調(diào)硬使之耐用。

◆較高的精度：

模切刀精度越高，模切機(jī)調(diào)壓時(shí)間越短，機(jī)械磨損越低，出產(chǎn)速度越快，模切效果越好。特別是不干膠商標(biāo)的模切，無(wú)精度的模切刀根本分歧格。

◆應(yīng)擁有更多規(guī)格、型號(hào)供客戶選擇：

模切刀的選擇應(yīng)擁有更多規(guī)格、型號(hào)供客戶選擇：模切刀的選擇應(yīng)按三個(gè)原則去選擇：
（1）出產(chǎn)是否長(zhǎng)版；
（2）客戶要求是否高；
（3）所模切的圖案是否復(fù)雜。選擇較適合的型號(hào)、規(guī)格的模切刀是模切質(zhì)量**的樞紐。


◆軟刀刀峰經(jīng)淬火處理的模切刀因?yàn)榈渡碥洠斗逵玻ǔ１环Q(chēng)為軟刀。

軟刀的淬火處理面積的厚薄對(duì)耐用性影響很大，淬火面積大，承托刀身傳遞過(guò)來(lái)的機(jī)械壓力的能力越大，反之較硬的刀峰與較軟的刀身的接觸面積較少時(shí)，硬的部門(mén)會(huì)向軟的部門(mén)凹陷進(jìn)去，或很易脫落，或承托力不足甚至減至零，即刀的壽命縮短。

當(dāng)然也不能無(wú)窮制增加淬火層面積，淬火層面積太多會(huì)影響模切刀的彎曲。
因?yàn)榇慊饘拥闹匾裕由洗慊饘用娣e越大，刀的造價(jià)越高，所以有些無(wú)良出產(chǎn)商甚至用涂顏色的方法在刀峰涂上一層墨色就說(shuō)是淬火處理，以欺騙用戶。因此，選擇合適的品牌，選擇信譽(yù)良好的供給商就相稱(chēng)重要。

◆ 不同硬度的品種選擇，有利于適應(yīng)不同的需要。


有些品牌只有兩種硬度的刀，對(duì)于模切較厚的材料根本不能勝任。另一方面，假如只有很硬的刀，對(duì)于圖案復(fù)雜的木模成型又很成題目。或者有時(shí)用戶委曲使用統(tǒng)一款刀于不同要求的模切出產(chǎn)上，難以達(dá)至較佳的效果。所以選擇品種較多的品牌也是相稱(chēng)重要的。

選擇優(yōu)質(zhì)的模切刀時(shí)應(yīng)留意

根據(jù)所模切材料的厚薄而選擇高峰刀及矮峰刀高峰刀既可以切薄紙又可以切厚紙，既可以用在單張的自動(dòng)模切機(jī)上，又可以用在同時(shí)模切二、三張紙的手搖模切機(jī)上，使用范圍很廣。


但假如用戶的產(chǎn)品單一，而且都是薄卡紙，如煙包出產(chǎn)廠，長(zhǎng)期模切低于400克厚度的煙盒，那么這里建議選用矮峰刀，因這些廠通常用自動(dòng)模切機(jī)，單張紙模切，速度快，數(shù)目大，矮峰刀可知足。


對(duì)于更長(zhǎng)版更耐用的要求，由于矮峰刀的刀峰的剛度比高峰更高，所以承受壓力更不亂，耐用性更持久。

選擇優(yōu)質(zhì)的模切刀時(shí)應(yīng)注意刀峰的橫紋處理或直紋處理，橫紋處理的刀對(duì)于模切紙張效果更佳，更耐用，而不亂性及精度更高，受彎后亦不易開(kāi)裂，而直紋處理的刀表面似乎很鋒利，便模切時(shí)切在鋼板面上，時(shí)間不長(zhǎng)便很易鈍口。
同時(shí)，受彎后也易于開(kāi)裂，所以除了模切膠片產(chǎn)品時(shí)，選用直紋刀較為順暢外，模切紙質(zhì)產(chǎn)品較好是選用橫紋處理的模切刀。



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根據(jù)模切材料如何選擇模切刀


選擇合適的模切刀是制作激光刀模的第一步，而模切刀的選擇是根據(jù)模切材料的特性決定的。模切材料一般分為普通紙板，硬質(zhì)膠板，柔韌材料和回收紙，以下就各種材料選刀方法作扼要分析：

▲普通紙板


普通紙板包括常見(jiàn)的卡紙，瓦楞紙等。模切這類(lèi)紙板選用普通的激光刀（刃角52o）就可以了，假如模切外形復(fù)雜，則需要選用刀身硬度稍低，彎曲機(jī)能較好的刀料。在模切過(guò)程中，假如需要模切壓力小，則可以選用刃角為42 o的刀料。小的模切壓力可減少刀刃磨損，延長(zhǎng)模切壽命。


▲硬質(zhì)膠板


硬質(zhì)膠板包括PVC，PET，電子板，高密度材料，墊片等。模切這類(lèi)材料需選用硬度大的刀料。普通的激光刀刀身硬度為39HRC，刀刃硬度為57HRC，若模切硬質(zhì)膠板，則需選用刀身硬度達(dá)47HRC，刀刃硬度達(dá)59HRC的刀料。刃角越小，刀刃硬度越大的刀料，則耐磨性越好。


▲ 柔韌材料


柔韌材料包括鋁箔，腹膜材料，軟性塑膠等。模切這類(lèi)材料需選用刃口經(jīng)精細(xì)磨制的刀料，這類(lèi)刀料刃面光滑，所需的模切壓力小，能等閑穿過(guò)粘性材料，并減少切邊拉絲起毛的題目。


▲回收紙


模切回收紙非常輕易產(chǎn)生紙粉，因此，應(yīng)選擇能減少模切過(guò)程中刀刃與紙的摩擦力的刀料。刃面經(jīng)由拋光或涂層處理的刀料，非常光滑的，能適應(yīng)這一要求；若刃角達(dá)到42度，則能進(jìn)一步減少模切壓力，從而令模切粉塵達(dá)到起碼。
激光刀模與傳統(tǒng)刀模的區(qū)別


根據(jù)實(shí)際情況處置好，激光刀模的工作流程是首先在AUTOCA D或其它一些針對(duì)刀模開(kāi)發(fā)的軟件將需要制作的刀模設(shè)計(jì)好。再存儲(chǔ)為相應(yīng)機(jī)器受理的文件格式，即可啟動(dòng)激光刀模切割機(jī)進(jìn)行切割，用電腦彎刀機(jī)進(jìn)行彎刀。彎刀出來(lái)后有些地方需要經(jīng)過(guò)手動(dòng)彎刀機(jī)進(jìn)行修整。完成后裝置模切刀線制作成刀模成品。


傳統(tǒng)的手工刀模，通過(guò)鋸床鋸的移動(dòng)的過(guò)程中就會(huì)形成錯(cuò)位而產(chǎn)生誤差；加工速度慢；而使用了激光切割機(jī)后，激進(jìn)刀模制作是刀模板上用鉛筆或圓珠筆進(jìn)行繪制。繪圖設(shè)計(jì)就可以直接在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行，刀模板是由激光切割機(jī)全自動(dòng)運(yùn)行切割成型，不需要人工干預(yù)。誤差小，速度快。對(duì)于激光刀模切割機(jī)的應(yīng)用可以明顯加速企業(yè)的發(fā)展，提高經(jīng)濟(jì)效益。
激光加工設(shè)備就是利用激光加工技術(shù)改造傳統(tǒng)制造業(yè)的關(guān)鍵技術(shù)設(shè)備之一，主要產(chǎn)品則包括各類(lèi)激光打標(biāo)機(jī)、焊接機(jī)、切割機(jī)、劃片機(jī)、雕刻機(jī)、熱處理機(jī)、三維成型機(jī)以及毛化機(jī)等。這類(lèi)產(chǎn)品已經(jīng)或正在進(jìn)入各工業(yè)領(lǐng)域。


具體應(yīng)用


一、在服裝行業(yè)的應(yīng)用


因?yàn)榧す饧庸すに嚲哂凶詣?dòng)化程度高、加工精確高、速度快、效率高、操作簡(jiǎn)單方便等特點(diǎn)，適應(yīng)了**服裝生產(chǎn)技術(shù)潮流所以激光加工技術(shù)以及設(shè)備正在以驚人的速度在服裝行業(yè)內(nèi)得到推廣和普及。


1、激光切割應(yīng)用


激光切割過(guò)程中，不會(huì)使布料變形或起皺，激光切割尺寸精度高，激光切割形狀可隨著圖稿進(jìn)行任意更改，增加了設(shè)計(jì)的實(shí)用性和創(chuàng)造性。另外，激光切割技術(shù)是用“激光刀”代替金屬刀，激光切割任何面料，能瞬間將切口熔化并凝固，縫隙小、精確度高達(dá)到自動(dòng)“鎖邊”的功能。傳統(tǒng)工藝用刀模切割或熱加工，切口易脫絲、發(fā)黃、發(fā)硬。


2、激光雕刻應(yīng)用


激光雕刻是利用軟件技術(shù)，按設(shè)計(jì)圖稿輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行自動(dòng)雕刻。激光雕刻是激光加工技術(shù)在服裝行業(yè)中運(yùn)用較成熟、較廣泛的技 術(shù)，能雕刻任何復(fù)雜圖形標(biāo)志，還可以進(jìn)行射穿的鏤空雕刻和表面雕刻，從而雕刻出深淺不一、質(zhì)感不同、具有層次感和過(guò)渡顏色效果的各種圖案。


3、激光打標(biāo)應(yīng)用


激光打標(biāo)具有打標(biāo)精度高、速度快、標(biāo)記清晰等特點(diǎn)。激光打標(biāo)兼容了激光切割、雕刻技術(shù)的各種優(yōu)點(diǎn)，可以在各種材料上進(jìn)行精密加工，還可以加工尺寸小且復(fù)雜的圖案，激光標(biāo)記具有**磨損的防偽性能。


二、在電子工業(yè)中的應(yīng)用


激光加工技術(shù)屬于非接觸性加工方式，所以不產(chǎn)生機(jī)械擠壓或機(jī)械應(yīng)力，特別符合電子行業(yè)的加工要求。另外，還由于激光加工技術(shù)的高效率、無(wú)污染、高精度、熱影響區(qū)小，因此在電子工業(yè)中得到廣泛應(yīng)用。


1、激光劃片


激光劃技術(shù)是生產(chǎn)集成電路的關(guān)鍵技術(shù)，其劃線細(xì)、精度高(線寬為15-25μm，槽深5-200μm)、加工速度快(可達(dá)200mm/s)，成品率達(dá) 99.5%以上。集成電路生產(chǎn)過(guò)程中，在一塊基片上要制備上千個(gè)電路，在封裝前要把它們分割成單個(gè)管芯。傳統(tǒng)的方法是用金剛石砂輪切割，硅片表面因受機(jī)械力而產(chǎn)生輻射狀裂紋。用激光劃線技術(shù)進(jìn)行劃片，把激光束聚焦在硅片表面，產(chǎn)生高溫使材料汽化而形成溝槽。通過(guò)調(diào)節(jié)脈沖重疊量可精確控制刻槽深度，使硅片很容易沿溝槽整齊斷開(kāi)，也可進(jìn)行多次割劃而直接切開(kāi)。由于激光被聚焦成較小的光斑，熱影響區(qū)較小，切劃50μm深的溝槽時(shí)，在溝槽邊25μm的地方溫升不會(huì)影響有源器件的性能。激光劃片是非接觸加工，硅片不會(huì)受機(jī)械力而產(chǎn)生裂紋。因此可以達(dá)到提高硅片利用率、成品率高和切割質(zhì)量好的目的。還可用于單晶硅、多晶硅、非晶硅太陽(yáng)能電池的劃片以及硅、鍺、砷化稼和其他半導(dǎo)體襯底材料的劃片與切割。


2、激光微調(diào)


激光微調(diào)技術(shù)可對(duì)*電阻進(jìn)行自動(dòng)精密微調(diào)，精度可達(dá)0.01%一0.002%，比傳統(tǒng)方法的精度和效率高，成本低。


集成電路、傳感器中的電阻是一層電阻薄膜，制造誤差達(dá)上15一20%，只有對(duì)之進(jìn)行修正，才能提高那些高精度器件的成品率。激光可聚焦成很小的光斑，能量集中，加工時(shí)對(duì)鄰近的元件熱影響較小，不產(chǎn)生污染，又易于用計(jì)算機(jī)控制，因此可以滿足快速微調(diào)電阻使之達(dá)到精確的預(yù)定值的目的。


加工時(shí)將激光束聚焦在電阻薄膜上，將物質(zhì)汽化。微調(diào)時(shí)首先對(duì)電阻進(jìn)行測(cè)量，把數(shù)據(jù)傳送給計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)根據(jù)預(yù)先設(shè)計(jì)好的修調(diào)方法指令光束定位器使激光按一定路徑切割電阻，直至阻值達(dá)到設(shè)定值，同樣可以用激光技術(shù)進(jìn)行片狀電容的電容量修正及混合集成電路的微調(diào)。優(yōu)越的定位精度，使激光微調(diào)系統(tǒng)在小型化精密線形組合信號(hào)器件方面提高了產(chǎn)量和電路功能。


3、激光打標(biāo)


激光打標(biāo)是利用高能量密度的激光對(duì)工件進(jìn)行局部照射，使表層材料汽化或發(fā)生顏色變化的化學(xué)反應(yīng)，從而留下*性標(biāo)記的一種打標(biāo)方法。激光打標(biāo)有雕刻和掩模成像兩種方式:掩模式打標(biāo)用激光把模版圖案成像到工件表面而燒蝕出標(biāo)記。


雕刻式打標(biāo)是一種高速全功能打標(biāo)系統(tǒng)。激光束經(jīng)二維光學(xué)掃描振鏡反射后經(jīng)平場(chǎng)光學(xué)鏡頭聚焦到工件表面，在計(jì)算機(jī)控制下按設(shè)定的軌跡使材料汽化，可以打出各種文字、符號(hào)和圖案等，字符大小可以從毫米到微米量級(jí)，激光標(biāo)記是*性的，不易磨損，這對(duì)產(chǎn)品的防偽有特殊的意義。


已大量用在給電子元器件、集成電路打商標(biāo)型號(hào)、給印刷電路板打編號(hào)等。紫外波段激光技術(shù)發(fā)展很快，由于材料在紫外波激光作用下發(fā)生電子能帶躍遷，打破或削弱分子間的結(jié)合鍵，從而實(shí)現(xiàn)剝蝕加工，加工邊緣十分齊整，因此在激光標(biāo)記技術(shù)中異軍突起，尤其受到微電子行業(yè)的重視。











激光切割


激光切割可對(duì)金屬或非金屬零部件等小型工件進(jìn)行精密切割或微孔加工，具有切割精度高、速度快、熱影響小等優(yōu)點(diǎn)。3C產(chǎn)品上常見(jiàn)的激光切割工藝有：藍(lán)寶石玻璃手機(jī)屏幕激光切割、攝像頭保護(hù)鏡片激光切割、手機(jī)Home鍵激光切割、FPC柔性電路板激光切割、手機(jī)聽(tīng)筒網(wǎng)激光打孔等等。


激光**加工技術(shù)在3C行業(yè)的應(yīng)用


激光**加工技術(shù)在3C行業(yè)的應(yīng)用


手機(jī)Home鍵激光切割


手機(jī)內(nèi)部的攝像頭支架非常精細(xì)，它的精度直接影響到手機(jī)攝像頭的安裝。為了**拍照效果，每一個(gè)攝像頭產(chǎn)品要保持較高的一致性，切割支架的時(shí)候需要用到專(zhuān)用切割?yuàn)A具，還有可能用到高清晰CCD進(jìn)行定位。


錦帛方激光精密激光切割機(jī)，采用原裝進(jìn)口精細(xì)切割頭，采用**切割工藝，通過(guò)變頻控制實(shí)現(xiàn)降低毛刺，提高產(chǎn)品精度。切割一致性好無(wú)變形，沒(méi)有刮渣和毛刺。這樣的精度和加工效率是傳統(tǒng)加工方式無(wú)法比擬的。


激光切割原理是由電子放電作為供給能源，通過(guò)He、N2、CO2等混合氣體為激發(fā)媒介，利用反射鏡組聚焦產(chǎn)生激光光束，從而對(duì)材料進(jìn)行切割。

激光切割穿孔技術(shù)


任何一種熱切割技術(shù)，除少數(shù)情況可以從板邊緣開(kāi)始外，一般都必須在板上穿一小孔。早先在激光沖壓復(fù)合機(jī)上是用沖頭先沖出一孔，然后再用激光從小孔處開(kāi)始進(jìn)行切割。對(duì)于沒(méi)有沖壓裝置的激光切割機(jī)有兩種穿孔的基該方法：


⑴爆破穿孔：（Blast drilling），材料經(jīng)連續(xù)激光的照射后在中心形成一凹坑，然后由與激光束同軸的氧流很快將熔融材料去除形成一孔。一般孔的大小與板厚有關(guān)，爆破穿孔平均直徑為板厚的一半，因此對(duì)較厚的板爆破穿孔孔徑較大,且不圓，不宜在要求較高的零件上使用（如石油篩縫管），只能用于廢料上。此外由于穿孔所用的氧氣壓力與切割時(shí)相同，飛濺較大。


⑵脈沖穿孔：（Pulse drilling）采用高峰值功率的脈沖激光使少量材料熔化或汽化，常用空氣或氮?dú)庾鳛檩o助氣體，以減少因放熱氧化使孔擴(kuò)展，氣體壓力較切割時(shí)的氧氣壓力小。每個(gè)脈沖激光只產(chǎn)生小的微粒噴射，逐步深入，因此厚板穿孔時(shí)間需要幾秒鐘。一旦穿孔完成，立即將輔助氣體換成氧氣進(jìn)行切割。這樣穿孔直徑較小，其穿孔質(zhì)量?jī)?yōu)于爆破穿孔。為此所使用的激光器不但應(yīng)具有較高的輸出功率；更重要的是光束的時(shí)間和空間特性，因此一般橫流CO2激光器不能適應(yīng)激光切割的要求。此外脈沖穿孔還需要有較可靠的氣路控制系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)氣體種類(lèi)、氣體壓力的切換及穿孔時(shí)間的控制。在采用脈沖穿孔的情況下，為了獲得高質(zhì)量的切口，從工件靜止時(shí)的脈沖穿孔到工件等速連續(xù)切割的過(guò)渡技術(shù)應(yīng)以重視。從理論上講通常可改變加速段的切割條件：如焦距、噴嘴位置、氣體壓力等，但實(shí)際上由于時(shí)間太短改變以上條件的可能性不大。在工業(yè)生產(chǎn)中主要采用改變激光平均功率的辦法比較現(xiàn)實(shí)，具體方法有以下三種：⑴改變脈沖寬度；⑵改變脈沖頻率；⑶同時(shí)改變脈沖寬度和頻率。實(shí)際結(jié)果表明，*⑶種效果較好。


關(guān)鍵技術(shù)二


噴嘴設(shè)計(jì)及控制技術(shù)


激光切割鋼材時(shí)，氧氣和聚焦的激光束是通過(guò)噴嘴射到被切材料處，從而形成一個(gè)氣流束。對(duì)氣流的基本要求是進(jìn)入切口的氣流量要大，速度要高，以便足夠的氧化使切口材料充分進(jìn)行放熱反應(yīng)；同時(shí)又有足夠的動(dòng)量將熔融材料噴射吹出。因此除光束的質(zhì)量及其控制直接影響切割質(zhì)量外，噴嘴的設(shè)計(jì)及氣流的控制（如噴嘴壓力、工件在氣流中的位置等）也是十分重要的因素。如今激光切割用的噴嘴采用簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)，即一錐形孔帶端部小圓孔。通常用實(shí)驗(yàn)和誤差方法進(jìn)行設(shè)計(jì)。由于噴嘴一般用紫銅制造，體積較小，是易損零件，需經(jīng)常更換，因此不進(jìn)行流體力學(xué)計(jì)算與分析。在使用時(shí)從噴嘴側(cè)面通入一定壓力Pn（表壓為Pg）的氣體，稱(chēng)噴嘴壓力，從噴嘴出口噴出，經(jīng)一定距離到達(dá)工件表面，其壓力稱(chēng)切割壓力Pc,最后氣體膨脹到大氣壓力Pa。研究工作表明隨著Pn的增加，氣流流速增加，Pc也不斷增加。


可用下列公式計(jì)算：V=8.2d2(Pg+1）
V-氣體流速 L/min
d-噴嘴直徑 mm
Pg-噴嘴壓力（表壓）bar


對(duì)于不同的氣體有不同的壓力閾值，當(dāng)噴嘴壓力**過(guò)此值時(shí)，氣流為正常斜激波，氣流速?gòu)膩喴羲傧?*音速過(guò)渡。此閾值與Pn、Pa比值及氣體分子的自由度（n）兩因素有關(guān)：如氧氣、空氣的n=5，因此其閾值Pn=1bar×（1.2）3.5=1.89bar。當(dāng)噴嘴壓力更高Pn/Pa=（1+1/n)1+n/2時(shí)（Pn；4bar），氣流正常斜激波封變?yōu)檎げǎ懈顗毫c下降，氣流速度減低，并在工件表面形成渦流，削弱了氣流去除熔融材料的作用，影響了切割速度。因此采用錐孔帶端部小圓孔的噴嘴，其氧氣的噴嘴壓力常在3bar以下。


為進(jìn)一步提高激光切割速度，可根據(jù)空氣動(dòng)力學(xué)原理，在提高噴嘴壓力的前提下不產(chǎn)生正激波，設(shè)計(jì)制造一種縮放型噴嘴，即拉伐爾（Laval）噴嘴。為方便制造可采用如圖4的結(jié)構(gòu)。德國(guó)漢諾威大學(xué)激光中心使用500WCO2激光器，透鏡焦距2.5〃，采用小孔噴嘴和拉伐爾噴嘴分別作了試驗(yàn)，見(jiàn)圖4。試驗(yàn)結(jié)果如圖5所示：分別表示NO2、NO4、NO5噴嘴在不同的氧氣壓力下，切口表面粗糙度Rz與切割速度Vc的函數(shù)關(guān)系。從圖中可以看出NO2小孔噴嘴在Pn為400Kpa（或4bar）時(shí)切割速度只能達(dá)到2.75m/min（碳鋼板厚為2mm）。NO4、NO5二種拉伐爾噴嘴在Pn為500Kpa到600Kpa時(shí)切割速度可達(dá)到3.5m/min和5.5m/min。應(yīng)指出的是切割壓力Pc還是工件與噴嘴距離的函數(shù)。由于斜激波在氣流的邊界多次反射，使切割壓力呈周期性的變化。


關(guān)鍵技術(shù)三


*一高切割壓力區(qū)緊鄰噴嘴出口，工件表面至噴嘴出口的距離約為0.5~1.5mm，切割壓力Pc大而穩(wěn)定，是如今工業(yè)生產(chǎn)中切割手扳常用的工藝參數(shù)。*二高切割壓力區(qū)約為噴嘴出口的3~3.5mm，切割壓力Pc也較大，同樣可以取得好的效果，并有利于保護(hù)透鏡，提高其使用壽命。曲線上的其他高切割壓力區(qū)由于距噴嘴出口太遠(yuǎn)，與聚焦光束難以匹配而無(wú)法采用。


綜上所述，CO2激光器切割技術(shù)正在中國(guó)工業(yè)生產(chǎn)中得到越來(lái)越多的應(yīng)用,國(guó)外正研究開(kāi)發(fā)更高切割速度和更厚鋼板的切割技術(shù)與裝置。為了滿足工業(yè)生產(chǎn)對(duì)質(zhì)量和生產(chǎn)效率越來(lái)越高的要求，必須重視解決各種關(guān)鍵技術(shù)及執(zhí)行質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，以使這一新技術(shù)在中國(guó)獲得更廣泛的應(yīng)用。

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