激光切割機厚板切割的困難和解決方案

對于厚度小于10毫米的鋼板來說，激光切割機不再是問題。但是，如果我們要切割較厚的鋼板，我們往往需要輸出功率超過5kW的高功率激光器，切割質量也會顯著降低。由于大功率激光設備成本高，輸出激光模式不利于激光切割，傳統激光切割方法在切割厚板方面沒有優勢。

金屬切割厚板存在以下技術難題

1. 難以保持準穩定的燃燒過程。

在金屬激光切割機的實際切割過程中，可切割的板材厚度有限，與尖端鐵的不穩定燃燒密切相關。要繼續燃燒過程，縫隙頂部的溫度必須達到點火點。單單氧化鐵燃燒反應釋放的能量并不能保證持續燃燒過程。一方面，由于從噴嘴的氧氣流不斷冷卻，尖端的溫度降低：另一方面，燃燒形成的氧化鐵層覆蓋了工作件表面，阻礙了氧氣的擴散。當氧氣濃度降低到一定程度時，燃燒過程將被撲滅。

當傳統的收斂光束用于激光切割時，激光束在表面上的作用區域非常小。由于激光功率密度高，工作件的表面溫度不僅在激光輻射區到達點火點，而且由于熱傳導在更寬的區域。工作件表面的氧流直徑大于激光束的直徑。這表明，不僅在激光輻射區，發生強烈的燃燒反應，而且在激光點的外圍。

切割厚板時，切割速度相當慢，工作件表面的氧化鐵燃燒速度比切割頭快。燃燒持續一段時間后，由于氧濃度降低，燃燒過程被撲滅。只有當切割頭移動到此位置時，燃燒反應才會重新開始。尖端的燃燒過程是定期進行的，這將導致尖端的溫度波動和切口質量差。

2. 很難保持氧氣的純度和壓力恒定在板厚的方向。

用金屬激光切割機切割厚板時，氧純度的降低也是影響切口質量的重要因素。氧氣流的純度對切割過程有很強的影響。當氧氣流動的純度降低0.9%時，燃燒率將降低10%：當純度降低5%時，燃燒率將降低37%。燃燒速率的降低將大大降低燃燒過程中對切割接縫的能量投入，降低切割速度。同時，切割表面液體層中的鐵含量增加，增加了渣的粘度，使渣難以排出。這樣，切口的下部就會有嚴重的渣渣，使切口的質量難以接受。

為了保持切割穩定，應保持板厚方向氧氣流動的純度和壓力不變。在傳統的激光切割工藝中，常用普通錐形噴嘴，可以滿足薄板切割的要求。但在切割厚板時，隨著供氣壓力的增大，噴嘴流場容易形成沖擊波，對切割過程危害很大，降低了氧流的純度，影響了切口的質量。

有三種方法可以解決這個問題

（1） 在切割氧氣流周圍加入預熱火焰：

（2）在切割氧流周圍加入輔助氧流：

（3） 應合理設計噴嘴內壁，以提高流場特性。