为进一步提高激光切割速度,可根据空气动力学原理,在提高喷嘴压力的前提下不产生正激波,设计制造一种缩放型喷嘴,即拉伐尔(Laval)喷嘴。为方便制造可采用如图4的结构。德国汉诺威大学激光中心使用500WCO2激光器,透镜焦距2.5〃,采用小孔喷嘴和拉伐尔喷嘴分别作了试验,见图4。试验结果如图5所示:分别表示NO2、NO4、NO5喷嘴在不同的氧气压力下,切口表面粗糙度Rz与切割速度Vc的函数关系。从图中可以看出NO2小孔喷嘴在Pn为400Kpa(或4bar)时切割速度只能达到2.75m/min(碳钢板厚为2mm)。NO4、NO5二种拉伐尔喷嘴在Pn为500Kpa到600Kpa时切割速度可达到3.5m/min和5.5m/min。应指出的是切割压力Pc还是工件与喷嘴距离的函数。由于斜激波在气流的边界多次反射,使切割压力呈周期性的变化。
激光切割机影响寿命的一些要素:
对于激光切割机来说,影响寿命的是里面的泵浦源以及晶体,其实也就是灯的寿命。一般来说等标准的灯的寿命,晶体的寿命。当能量下降后,激光切割机的加工性能会大打折扣,所以解决办法就是更换泵浦源和晶体。
当激光切割机对材料进行切割时,工作表面会释放大量的气体和飞溅物,这些气体和飞溅物都将会对镜片造成伤害。当污染物落在镜片表面,将会从激光束吸收能量,导致热透镜效应。如果镜片还没有形成热应力,则操作者可以将其拆卸并清洗干净。
激光切割机功率突然下降,有可能玻璃管发生破裂。而在检查破裂玻璃管壁上有水印的痕迹。则可增加空调的功率、和空气干燥机来降低空气湿度;遇湿度大的高温,也可能导致玻璃破裂。没有污垢和残存痕迹留在镜面表面;用干空气吹干;必要时可把用几滴酮弄湿的镜头纸卷成杆,轻轻地擦洗镜片表面,以去除重污滴。
切割穿孔技术:任何一种热切割技术,除少数情况可以从板边缘开始外,一般都必须在板上穿一小孔。早先在激光冲压复合机上是用冲头先冲出一孔,然后再用激光从小孔处开始进行切割。对于没有冲压装置的激光切割机有两种穿孔的基本方法:
脉冲穿孔:(Pulse drilling)采用高峰值功率的脉冲激光使少量材料熔化或汽化,常用空气或氮气作为辅助气体,以减少因放热氧化使孔扩展,气体压力较切割时的氧气压力小。每个脉冲激光只产生小的微粒喷射,逐步深入,因此厚板穿孔时间需要几秒钟。一旦穿孔完成,立即将辅助气体换成氧气进行切割。这样穿孔直径较小,其穿孔质量优于爆裂穿孔。为此所使用的激光器不但应具有较高的输出功率;更重要的时光束的时间和空间特性,因此一般横流CO2激光器不能适应激光切割的要求。