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噴嘴設(shè)計及控制技術(shù)

激光切割鋼材時，氧氣和聚焦的激光束是通過噴嘴射到被切材料處，從而形成一個氣流束。對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)；同時又有足夠的動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。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)計算與分析。在使用時從噴嘴側(cè)面通入一定壓力Pn（表壓為Pg）的氣體，稱噴嘴壓力，從噴嘴出口噴出，經(jīng)一定距離到達(dá)工件表面，其壓力稱切割壓力Pc,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。

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   激光切割加工不銹鋼、碳鋼、鋁板，可用于機(jī)械設(shè)備生產(chǎn)、廣告制作等。可以做金屬工藝品、鐵藝品、燈飾品等，用于酒店建筑裝飾、工裝、家裝、藝術(shù)品擺飾等。

 影響激光切割加工精度的幾個重要因素： 

1、激光束通過聚焦后的光斑的大小：激光束聚集后的光斑越小，激光切割加工精度越高，特別是切縫較小，較小的光斑可達(dá)0.01mm。

2、工作臺的走位精度決定著激光切割加工的重復(fù)精度，工作臺精度越高，切割的精度越高。     

3、工件厚度越大，精度越低，切縫越大。由于激光光束為錐形，切縫也是錐形，厚度0.3MM的材料比2MM的切縫小的多。   

4、工件材質(zhì)對激光切割精度有一定影響。同樣情況下，不同材質(zhì)的切割精度也稍有不同,即使是同一材質(zhì),如果材料的成分不同,切割的精度也會有差異。  

由于激光功率密度對切割速度影響很大，透鏡焦長的選擇是個重要問題。激光束聚焦后光斑大小與透鏡焦長成正比，光束經(jīng)短焦長透鏡聚焦后光斑尺寸很小，焦點(diǎn)處功率密度很高，對材料切割很有利;但它的缺點(diǎn)是焦深很短，調(diào)節(jié)余量小，一般比較適用于高速切割薄型材料。由于長焦長透鏡有較寬焦深，只要具有足夠功率密度，比較適合切割厚工件。

　　在確D使用何種焦長的透鏡以后，焦點(diǎn)與工件表面的相對位置對保障切割質(zhì)量尤為重要。由于焦點(diǎn)處功率密度高，大多數(shù)情況下，切割時焦點(diǎn)位置剛處在工件表面，或稍微在表面以下。在整個切割過程中，確保焦點(diǎn)與工件相對位置恒定是獲得穩(wěn)定的切割質(zhì)量的重要條件。有時，透鏡工作中因冷卻不善而受熱從而引起焦長變化，這就需要及時調(diào)整焦點(diǎn)位置。

當(dāng)焦點(diǎn)處于合適位置時，割縫小，切割速度可獲得好的切割結(jié)果。在大多數(shù)應(yīng)用情況下，光束焦點(diǎn)調(diào)整到剛處于噴嘴下。噴嘴與工件表面間距一般為1.5mm左右。

　　在激光應(yīng)用過程中，常常碰到聚焦等問題，常見確定焦點(diǎn)位置的簡便方法有三種：

　　(1)打印法：使切割從上往下運(yùn)動，在塑料板上進(jìn)行激光束打印，打印直徑較小處為焦點(diǎn)。

　　(2)斜板法：用和垂直軸成一角度斜放的塑料板使其水平拉動，尋找激光束的較小處為焦點(diǎn)。

　　(3)藍(lán)色火花法：去掉噴嘴，吹空氣，將脈沖激光打在不銹鋼板上，使切割從上往下運(yùn)動，直至藍(lán)色火花較大處為焦點(diǎn)。