激光切割常見問題分析與解決辦法
2018-8-3 來源： 中車株洲電力機車有限公司 作者：劉 敏，夏長伢
摘 要:激光切割作為鋼構件事業部下料的重要手段，生產效率與產品質量的高低直接關系事業部生產的順利完成。針對激光切割的過程出現的產品毛刺、切割斷面質量差等問題，可以從光束對中、程序引入線、切割參數等方面著手，研究原因，制定解決措施，并應用到實際生產。
關鍵詞: 激光切割; 切割斷面質量差; 切割參數
0 引言
激光切割下料作為鋼構件事業部備料車間現有最重要的下料方式，其生產效率的高低直接決定了車間乃至事業部的生產進程，是事業部的重點班組。
而在平時的激光切割作業中經常出現的產品毛刺、切割斷面質量差等問題，一直困擾著班組，嚴重影響班組的正常生產，當出現切割斷面超差時，最終的處理方式都是由人工進行打磨處理，不僅勞動強度大，而且打磨作業需要的時間比切割的時間還要長。
1 、問題分析及解決辦法
為有效解決厚板產品切割斷面質量差及切割毛刺問題，可以具體問題具體分析。
1．1 焦點位置對產品切割質量的影響
在激光切割的參數設置中，焦點位置的不同，切割出來的產品質量也會不相同，我們擬對焦點位置進行調整試驗，對比不同焦點位置下的切割質量，試驗材料: 1．4301－6/Q345E－8，切割氣體: 氮氣，工藝表: T2D5637，切割速度: 1．5 m/min。激光在切割過程中，當焦點位置較高時，切割毛刺明顯增多，且毛刺較硬，只能通過砂輪機打磨的方式進行處理，在經過多次試驗后，將焦點位置設置為－4 時，切割毛刺基本沒有，斷面光滑。
詳細切割斷面見表 1
表 1 不同焦點位置試驗結果
1．2 引入線位置對產品切割質量的影響
產品引入線位置不同對產品質量影響較大，我們擬對不同引入線位置進行實驗。引入線位置對產品切割質量的影響詳見表 2。
表 2 引入線位置不同對切割質量的影響
1．3 氣壓大小對產品切割質量的影響
激光切割中，不同的氣體壓力切割出的產品質量也不相同，氣體壓力設置不當，極有可能會造成產品粘連，反面有泡，造成后續精整困難。氣體壓力對切割質量影響詳見表 3。
表 3 不同氣壓對產品質量的影響
通過上述試驗，發現影響激光切割質量的主要因素有: 焦距、引入線方式、氣體壓力等幾個方面，下面將結合這幾個因素，通過單一變量法，確定最優切割參數，以提高班組作業效率。
2、 激光切割常見問題的解決辦法
1) 斷面紋路很大，斜紋( 功率: 2 700 W，速度: 0． 8 m / min，焦點位置: 4．5，氣壓 0．5 bar) ，切割效果如圖 1 所示。
圖 1 功率:2 700 W，速度:0．8 m/min，焦點位置:4．5，氣壓 0．5 bar 切割效果
2) 解決辦法
經過初步判斷，認為其主要原因為氣壓過大，速度過快，所以，可以適當降低氣體壓力，將氣體壓力降低到 0. 4 bar。切割效果如圖 2 所示。
( 1) 功率: 2 800 W，速度: 0．8 m/min，焦點位置: 4．5，氣壓0. 4 bar。在使用修改氣壓后的參數后，切割質量稍有改觀，掛渣現象明顯，還需要再調整，此時，可以適當調整判斷是引入的功率太大，可以適當調整功率。
切割效果如圖 3 所示。
( 2) 正常: 功率: 2 900 W，速度: 0．8 m/min，焦點位置: 4．5，氣壓 0．4 bar。減弱: 功率: 2 500 W，速度: 0．5 m/min，( 減小進刀引線的功率速度) 。
圖 2 功率:2 800 W，速度:0．8 m/min，焦點位置:4. 5，氣壓 0. 4 bar 切割效果
圖 3 功率:2 500 W，速度:0．5 m/min，焦點位置:4．5，氣壓 0．4 bar 切割效果
經過調整后，切割出的產品反面熔渣明顯增多，且有較多泡泡，背面溶渣嚴重，判斷是焦點太高，我們還可以適當進行調整。切割效果如圖 4 所示。
( 3) 正常: 功率: 2 900 W，速度: 0．8 m/min，焦點位置: 3．5，氣壓 0．4 bar。( 降低焦點) 。減弱: 功率: 2 500 W，速度: 0．5 m/min。
圖 4 功率:2 500 W，速度:0．5 m/min，焦點位置:3．5，氣壓 0．4 bar 切割效果
表 4 通快激光切割機推薦參數表
經過多次參數調整，切割出來的產品質量明顯提高，且能達到相關質量要求。通過上述方法，經過多次試驗驗證，最終確定了不同材質規格切割參數表，詳見表 4，并應用于班組的生產實踐。
3 、結語
激光切割相對于其他下料方式，有精度高，速度快，斷面質量高等優點，現在激光下料的產品可以做到不留加工量，產品直接裝車使用，且由于轉向架部分的產品對質量要求高，允許的斷面粗糙度為 Ｒa12．5，而現階段光沖班激光切割的斷面質量在 10 mm 以下基本都可以達到這個要求，但是超過 12 mm 的板就有時候不能達到，特別時 14 mm 的轉向架產品，表面質量嚴重影響生產作業。
通過對激光切割常見問題的分析與探討，我們主要從切割參數入手，根據不同材質的材料進行大量實驗，最終，獲得了相對較好的切割參數，并應用于日常的生產工作中，以提高生產班組的日常操作技能及產品切割質量，對班組整體產能的提升有極大的幫助，同時也對后續的生產工作提供了一定的借鑒意義。
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如果您有機床行業、企業相關新聞稿件發表，或進行資訊合作，歡迎聯系本網編輯部， 郵箱：skjcsc@vip.sina.com
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