探讨激光切割加工厚板的难点

01.很难保持准稳定的燃烧过程。

在金属激光切割机的实际切割过程中，可以切割的板材厚度有限，与切割边缘铁的不稳定燃烧密切相关。为了继续燃烧过程，狭缝顶部的温度务必达到燃点。氧化铁燃烧反应释放的能量不能保证燃烧过程的连续性。

一方面，由于喷嘴流出的氧气不断冷却狭缝，降低了切削刃的温度；

另一方面，燃烧形成的氧化亚铁层覆盖工件表面，阻碍氧气扩散。当氧浓度降低到一定程度时，燃烧过程就会熄灭。

当使用传统的聚光束进行激光切割加工时，激光束作用于表面的面积非常小。由于激光功率密度高，工件的表面温度不仅在激光辐射区域达到燃点，而且在较宽的区域内传导热量。工件表面的氧流直径大于激光束直径。这表明，不仅在激光辐射区域，而且在激光光点周围也有强烈的燃烧反应。

切割厚板时，切割速度相当慢，氧化铁在工件表面的燃烧速度比切割头快。燃烧持续一段时间后，由于氧浓度降低，燃烧过程熄灭。只有当切割头移动到这个位置时，燃烧反应才会重新开始。切割刃的燃烧过程是周期性的，会导致切割刃的温度波动和切割质量差。

02.在平板厚度方向上，氧气纯度和压力难以保持恒定。

用金属激光切割机切割厚板时，氧气纯度的降低也是影响切割质量的重要因素。

氧流的纯度对切割过程有很大很大的影响。氧气流量纯度降低0.9%，燃烧率降低10%；当纯度降低5%时，燃烧率降低37%。燃烧速率的降低将大大降低燃烧过程中进入切割缝的能量输入，降低切割速度。同时，切割铁含量的增加增加了渣的粘度，使渣难以排出。这样，切口下部就会出现严重的挂渣现象，使切口质量难以接受。

为了保持切割稳定，应保持板材厚度方向氧气流动的纯度和压力的恒定。在传统的激光切割加工工艺中，常用的锥形喷嘴可以满足板材切割的要求。但在切割厚板时，随着供气压力的增加，喷嘴流场容易形成激波，对切割过程造成很大危害，降低氧气流量的纯度，影响切割质量。

解决这个问题的方法有三种。

(1)在切割氧流周围加热火焰。

(2)在切割氧流周围添加辅助氧流。

合理设计喷嘴内壁，提高流场特性。