文/陳敬松，唐光明，鄭靠明·湖南長(zhǎng)高成套電器有限公司
激光切割是用聚焦鏡將激光束聚焦在材料表面，使材料熔化、氣化、燒蝕，同時(shí)用與激光束同軸的壓縮氣體吹除熔融物質(zhì)，并使激光束與材料沿一定軌跡做相對(duì)運(yùn)動(dòng)，從而形成一定外形的切縫，完成對(duì)材料的切割。激光切割具有精度高、切縫窄、切割面光滑、速度快、加工質(zhì)量好、加工材料廣等優(yōu)勢(shì)。目前，激光切割技術(shù)已被廣泛應(yīng)用于多個(gè)領(lǐng)域。成套電器外殼多為鈑金制件，激光切割因其加工成本低、效率高、加工材料種類(lèi)多等優(yōu)勢(shì)在鈑金行業(yè)內(nèi)已然成為常見(jiàn)的加工方式。然而，甘瓜苦蒂，物無(wú)全美，其加工過(guò)程中附著的熔渣、伴生毛刺卻讓現(xiàn)場(chǎng)管理人員不勝其煩。工件上的毛刺如圖1 所示。
圖1 工件上的毛刺
激光加工中毛刺產(chǎn)生的原因及影響
通過(guò)理解激光切割工作原理和日常實(shí)踐，總結(jié)出毛刺產(chǎn)生的原因主要有六個(gè)方面：
⑴激光束焦點(diǎn)上下位置偏差導(dǎo)致能量不集中，工件氣化不充分，熔渣堆積不易脫落，容易產(chǎn)生毛刺；
⑵激光輸出功率不足以有效蒸發(fā)金屬，造成大量的熔渣和毛刺；
⑶激光切割機(jī)的輔助氣體種類(lèi)、純度、吹除壓力達(dá)不到要求，引起毛刺；
⑷激光切割工作時(shí)切割速度太慢，破壞了切割面表面質(zhì)量，產(chǎn)生毛刺；
⑸激光切割機(jī)的工作時(shí)間太長(zhǎng)，造成設(shè)備工作狀態(tài)不穩(wěn)定，也會(huì)引起毛刺；
⑹激光切割設(shè)備存在不足，如激光底座鋸齒狀托盤(pán)的鋸齒深度小、錐度不足，因而與板材接觸面積過(guò)大，造成加工時(shí)激光擊穿受阻、氣體流通阻塞，易產(chǎn)生熔渣附著、熔渣反彈，形成毛刺，如圖2 所示。
圖2 設(shè)備底座結(jié)構(gòu)示意圖
工件邊角存在毛刺將嚴(yán)重影響后續(xù)折彎、焊接、裝配精度，對(duì)于操作人員也存在著一定的安全隱患。帶毛刺工件如果應(yīng)用在我司生產(chǎn)的環(huán)網(wǎng)柜氣箱上，對(duì)氣密性會(huì)有很大影響；應(yīng)用在電氣系統(tǒng)時(shí)，也會(huì)因毛刺脫落造成回路短路或使磁場(chǎng)受到破壞，影響系統(tǒng)正常工作或帶來(lái)其他危害。
激光加工中預(yù)防毛刺產(chǎn)生的方法
調(diào)整設(shè)備參數(shù)
根據(jù)不同的加工材料反復(fù)實(shí)踐調(diào)整其功率、氣壓、流量、焦距、進(jìn)給速度等參數(shù)直至最佳狀態(tài)，保存記錄數(shù)據(jù)方便后續(xù)批量加工，只依靠機(jī)器提供的參數(shù)是割不出精美工件的。
選擇輔助氣體
輔助氣體應(yīng)用也會(huì)對(duì)加工質(zhì)量造成影響，因此要根據(jù)不同的加工材料來(lái)選擇不同的輔助氣體。如切割不銹鋼，推薦使用氮?dú)庾鳛檩o助氣體，氮?dú)馔ǔ１环Q(chēng)為惰性氣體，激光加工時(shí)氮?dú)獠粌H防止了激光切割的爆點(diǎn)現(xiàn)象，還使加熱的端面不會(huì)瞬間氧化，切割的端面會(huì)更加光滑明亮。氣體的純度也很關(guān)鍵，盡量選擇高純度氣體。
檢查設(shè)備配件
對(duì)于使用年久的設(shè)備也會(huì)因其關(guān)鍵配件老化、污染、損壞而降低加工質(zhì)量，產(chǎn)生毛刺。如透鏡被油漬污染、有細(xì)小裂痕、割嘴受損等都會(huì)影響激光功率的傳輸。這些可以通過(guò)觀(guān)察形成的光斑是否圓潤(rùn)來(lái)判斷，若光斑圓潤(rùn)說(shuō)明激光能量的橫向分布均勻，切割質(zhì)量高；也可以通過(guò)定期檢查關(guān)鍵部件保證切割質(zhì)量。
優(yōu)化設(shè)備結(jié)構(gòu)
在實(shí)際生產(chǎn)中可以根據(jù)所加工工件的不同進(jìn)行設(shè)備結(jié)構(gòu)改進(jìn)。如激光底座鋸齒狀托盤(pán)與板材接觸面積過(guò)大易產(chǎn)生毛刺，可以根據(jù)具體情況減少齒錐度、加大齒深，如圖3 所示，避免底托與板材接觸面積過(guò)大對(duì)加工造成干涉。改進(jìn)后的底托如圖4所示。
圖3 底托改進(jìn)前后結(jié)構(gòu)示意圖
圖4 改進(jìn)后的底托
優(yōu)化工件邊角
在實(shí)際生產(chǎn)中還發(fā)現(xiàn)工件邊角過(guò)渡結(jié)構(gòu)也會(huì)對(duì)加工質(zhì)量產(chǎn)生影響，如直角過(guò)渡相對(duì)于圓角、斜角過(guò)渡更容易產(chǎn)生毛刺，如圖5 所示，建議盡可能使用圓角、斜角過(guò)渡，這樣在結(jié)構(gòu)上也能減少應(yīng)力集中。
圖5 工件邊角過(guò)渡結(jié)構(gòu)優(yōu)化
結(jié) 束 語(yǔ)
在我國(guó)大力發(fā)展市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的大環(huán)境下，企業(yè)都在不斷求實(shí)創(chuàng)新，但在競(jìng)爭(zhēng)發(fā)展的同時(shí)也不能忽略原有產(chǎn)品本身的質(zhì)量問(wèn)題，唯有在原有產(chǎn)品上不斷細(xì)化、求精，再謀創(chuàng)新，才能有效提高綜合競(jìng)爭(zhēng)力。激光切割機(jī)本身是一部精密的機(jī)器，操作也是一項(xiàng)精細(xì)的工作，往往一個(gè)數(shù)據(jù)的錯(cuò)誤就會(huì)造成其工作運(yùn)行異常，因此在工作中只有嚴(yán)密精細(xì)，將設(shè)備、氣體、參數(shù)調(diào)試到最佳，才能讓切割更有質(zhì)量。
