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(gòu)件事業(yè)部下料的重要手段，生產(chǎn)效率與產(chǎn)品質(zhì)量的高低直接關(guān)系事業(yè)部生產(chǎn)的順利完成。針對激光切割的過程出現(xiàn)的產(chǎn)品毛刺、切割斷面質(zhì)量差等問題，可以從光束對中、程序引入線、切割參數(shù)等方面著手，研究原因，制定解決措施，并應(yīng)用到實際生產(chǎn)。
關(guān)鍵詞: 激光切割; 切割斷面質(zhì)量差; 切割參數(shù)
0 引言
激光切割下料作為鋼構(gòu)件事業(yè)部備料車間現(xiàn)有最重要的下料方式，其生產(chǎn)效率的高低直接決定了車間乃至事業(yè)部的生產(chǎn)進程，是事業(yè)部的重點班組。
而在平時的激光切割作業(yè)中經(jīng)常出現(xiàn)的產(chǎn)品毛刺、切割斷面質(zhì)量差等問題，一直困擾著班組，嚴(yán)重影響班組的正常生產(chǎn)，當(dāng)出現(xiàn)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(yè)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(chǎn)品切割斷面質(zhì)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(chǎn)品切割質(zhì)量的影響
在激光切割的參數(shù)設(shè)置中，焦點位置的不同，切割出來的產(chǎn)品質(zhì)量也會不相同，我們擬對焦點位置進行調(diào)整試驗，對比不同焦點位置下的切割質(zhì)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(dāng)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(jīng)過多次試驗后，將焦點位置設(shè)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(jié)果
1．2 引入線位置對產(chǎn)品切割質(zhì)量的影響
產(chǎn)品引入線位置不同對產(chǎn)品質(zhì)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(chǎn)品切割質(zhì)量的影響詳見表 2。
表 2 引入線位置不同對切割質(zhì)量的影響
1．3 氣壓大小對產(chǎn)品切割質(zhì)量的影響
激光切割中，不同的氣體壓力切割出的產(chǎn)品質(zhì)量也不相同，氣體壓力設(shè)置不當(dāng)，極有可能會造成產(chǎn)品粘連，反面有泡，造成后續(xù)精整困難。氣體壓力對切割質(zhì)量影響詳見表 3。
表 3 不同氣壓對產(chǎn)品質(zhì)量的影響
通過上述試驗，發(fā)現(xiàn)影響激光切割質(zhì)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(jié)合這幾個因素，通過單一變量法，確定最優(yōu)切割參數(shù)，以提高班組作業(yè)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(jīng)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(dāng)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(shù)后，切割質(zhì)量稍有改觀，掛渣現(xiàn)象明顯，還需要再調(diào)整，此時，可以適當(dāng)調(diào)整判斷是引入的功率太大，可以適當(dāng)調(diào)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(jīng)過調(diào)整后，切割出的產(chǎn)品反面熔渣明顯增多，且有較多泡泡，背面溶渣嚴(yán)重，判斷是焦點太高，我們還可以適當(dāng)進行調(diào)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(shù)表
經(jīng)過多次參數(shù)調(diào)整，切割出來的產(chǎn)品質(zhì)量明顯提高，且能達到相關(guān)質(zhì)量要求。通過上述方法，經(jīng)過多次試驗驗證，最終確定了不同材質(zhì)規(guī)格切割參數(shù)表，詳見表 4，并應(yīng)用于班組的生產(chǎn)實踐。
3 、結(jié)語
激光切割相對于其他下料方式，有精度高，速度快，斷面質(zhì)量高等優(yōu)點，現(xiàn)在激光下料的產(chǎn)品可以做到不留加工量，產(chǎn)品直接裝車使用，且由于轉(zhuǎn)向架部分的產(chǎn)品對質(zhì)量要求高，允許的斷面粗糙度為 Ｒa12．5，而現(xiàn)階段光沖班激光切割的斷面質(zhì)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(zhuǎn)向架產(chǎn)品，表面質(zhì)量嚴(yán)重影響生產(chǎn)作業(yè)。
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(shù)入手，根據(jù)不同材質(zhì)的材料進行大量實驗，最終，獲得了相對較好的切割參數(shù)，并應(yīng)用于日常的生產(chǎn)工作中，以提高生產(chǎn)班組的日常操作技能及產(chǎn)品切割質(zhì)量，對班組整體產(chǎn)能的提升有極大的幫助，同時也對后續(xù)的生產(chǎn)工作提供了一定的借鑒意義。
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