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激光切割机的应用及常见问题的处理

激光切割机利用高能激光束作用于被加工材料、使其吸收激光能量而发生熔化、汽比、断裂等现象,从而达到切断材料的目的。 因为它拥有许多独特的优势,从而被广泛的应用于各个不同的行业。然而,不论机械技术多么先进、质量多么好、保养多么到位,它依旧会出现一些故障。那么激光切割机的应用时怎样的呢?常见问题有哪些?我们又该如何处理呢?
激光切割机的应用
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家具制造行业   采用激光切割机来对软体家具的加工流程进行改造,平均一天能完成大约50套左右的加工量,依此推算,仅软体家具行业每年就将产生大约2600台激光切割机的市场需求。而目前我国软体家具生产企业不到800家,仅占整个家具行业企业总数的五分之一。    2008年激光切割机在家居装饰行业的年销售量约为400台,规模在4000万元左右。近两年,激光切割机在我国家具制造业的需求增长幅度均在50%以上。未来本应用行业将产生超过现有规模10倍以上的市场需求,市场规模将超过2.6亿元。

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广告行业   广告行业是激光切割机使用的传统行业,2008年广告及工艺礼品行业的市场销售量约为1800台,约4200万元的市场规模,并以每年超过20%的速度增长。据统计,目前在该行业内激光加工设备的普及率尚不足5%,随着行业的规模发展,将原有刀具加工设备升级为激光切割机的替代性需求将加速提升,未来本应用行业将产生5万台以上激光切割机的市场需求,达到11亿元人民币,约为目前市场规模的28倍。

3

制鞋行业   将激光应用于鞋材的下料和雕花工艺,是流行趋势向个性化发展的结果。当激光照射到鞋材表面时,由于瞬时高温,可将鞋材表面进行汽化,通过计算机控制激光运动和功率,从而形成各式花样的图案,生产出个性化十足的鞋材面料。   目前激光切割机在我国制鞋行业的应用还处于初级阶段,随着激光器的国产化带来的成本降低,激光切割设备的价格有望进一步调低,拉动越来越多的激光切割设备替代原有的刀具切割和雕花工艺。

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服装行业  作为我国经济的重要组成部分,未来服装行业将是激光切割机推广和发展的重要下游市场。而目前服装行业大部分采取的仍然是手工裁剪模式,只有少部分高端工厂采取电脑控制机械裁床进行自动化裁剪。随着先进数控使激光代替剪刀的功能不断地应用于服装纺织行业,激光作为传统工具的新型替代产品面临的市场前景广阔,但整体来说,激光裁剪还处在一个推广过程中,大面积的使用还需时日。

常见问题的处理
1

切割穿孔技术    任何一种热切割技术,除少数情况可以从板边缘开始外,一般都必须在板上穿一个小孔。之前在激光冲压复合机上是用冲头先冲出一个孔,然后再用激光从小孔处开始进行切割。对于没有冲压装置的激光切割机有两种穿孔的基本方法:    脉冲穿孔——采用高峰值功率的脉冲激光使少量材料熔化或汽化,常用空气或氮气作为辅助气体,以减少因放热氧化使孔扩展,气体压力较切割时的氧气压力小。每个脉冲激光只产生小的微粒喷射,逐步深入,因此厚板穿孔时间需要几秒钟。一旦穿孔完成,立即将辅助气体换成氧气进行切割。这样穿孔直径较小,其穿孔质量优于爆破穿孔。为此所使用的激光器不但应具有较高的输出功率;更重要的是光束的时间和空间特性,此外脉冲穿孔还须要有较可靠的气路控制系统,以实现气体种类、气体压力的切换及穿孔时间的控制。     爆破穿孔——材料经连续激光的照射后在中心形成一个凹坑,然后由与激光束同轴的氧流很快将熔融材料去除形成一个孔。一般孔的大小与板厚有关,爆破穿孔平均直径为板厚的一半,因此对较厚的板爆破穿孔孔径较大,且不圆,不宜在加工精度要求较高的零件上使用,只能用于废料上。此外由于穿孔所用的氧气压力与切割时相同,飞溅较大。

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切割加工小孔变形情况的分析    这是因为机床在加工小孔时不是采取爆破穿孔的方式,而是用脉冲穿孔的方式,这使得激光能量在一个很小的区域过于集中,将非加工区域也烧焦,造成孔的变形,影响加工质量。这时我们应在加工程序中将脉冲穿孔方式改为爆破穿孔方式,加以解决。而对于较小功率的激光切割机则恰好相反,在小孔加工时应采取脉冲穿孔的方式才能取得较好的表面光洁度。

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切割低碳钢时出现非正常火花的解决方法    这种情况会影响零件的切割断面光洁度加工质量。此时在其他参数都正常的情况下,应考虑以下情况:激光头喷嘴NOZZEL的损耗,应及时更换喷嘴。在无新喷嘴更换的情况下,应加大切割工作气体压力;喷嘴与激光头连接处螺纹松动。此时应立即暂停切割,检查激光头连接状态,重新上好螺纹。

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切割低碳钢时出现非正常火花的解决方法    这种情况会影响零件的切割断面光洁度加工质量。此时在其他参数都正常的情况下,应考虑以下情况:激光头喷嘴NOZZEL的损耗,应及时更换喷嘴。在无新喷嘴更换的情况下,应加大切割工作气体压力;喷嘴与激光头连接处螺纹松动。此时应立即暂停切割,检查激光头连接状态,重新上好螺纹。

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激光未完全切割透状态的分析    分析后可以发现下面的几种情况是产生加工不稳定的主要情况:激光头喷嘴的选择与加工板厚不匹配;激光切割线速度过快,需要操作控制减小线速度;喷嘴感应不准导至激光焦点位置误差过大,需重新检测喷嘴感应数据,特别是在切割铝材时最容易出现。

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激光切割低碳钢时,工件出现毛刺的解决方法    根据激光切割的工作和设计原理,分析得出以下几点原因是造成加工件产生毛刺的主要原因:激光焦点的上下位置不正确,需要做焦点位置测试,根据焦点的偏移量进行调整;激光的输出功率不够,需要检查激光发生器的工作是否正常,如果正常,则观察激光控制按钮的输出数值是否正确,加以调整;切割的线速度太慢,需要在操作控制时加大线速度;切割气体的纯度不够,需要提供高质量的切割工作气体;激光焦点偏移,需要做焦点位置测试,根据焦点的偏移量进行调整;机床运行时间过长出现的不稳定性,此时需要关机重新启动。

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