激光切割技術的規(guī)范規(guī)定一、激光切割技術概述

激光切割技術是一種高精度的加工方法，通過激光束與材料相互作用，實現(xiàn)材料的精確切割。該技術廣泛應用于制造業(yè)、航空航天、汽車、電子等多個領域。為確保激光切割過程的安全、高效和穩(wěn)定，必須遵循相關的規(guī)范規(guī)定。

（一）技術原理

1.激光切割基本原理：利用高能量密度的激光束照射材料表面，使材料瞬間熔化、汽化或燒蝕，從而實現(xiàn)切割。

2.激光器類型：常見的激光器類型包括CO2激光器、光纖激光器和碟片激光器等，不同類型的激光器適用于不同的切割材料和應用場景。

（二）應用領域

1.制造業(yè)：用于金屬板材、非金屬材料的切割和加工。

2.航空航天：用于飛機結(jié)構(gòu)件、航空器的精密切割。

3.汽車：用于汽車零部件的快速切割和成型。

4.電子：用于電路板、電子元件的微小切割。

二、安全規(guī)范

（一）設備安全

1.設備選型：根據(jù)切割材料和應用需求選擇合適的激光切割設備。

2.設備檢查：定期檢查激光器的輸出功率、切割頭狀態(tài)、氣體供應系統(tǒng)等，確保設備正常運行。

3.防護措施：配備必要的防護眼鏡、防護服、防激光面罩等，防止激光輻射傷害。

（二）操作規(guī)范

1.操作培訓：操作人員需經(jīng)過專業(yè)培訓，熟悉設備操作流程和安全注意事項。

2.個人防護：操作時必須佩戴防護眼鏡和防激光面罩，避免激光直接照射眼睛。

3.環(huán)境要求：切割區(qū)域應保持良好通風，避免有害氣體積聚。

（三）應急處理

1.火災預防：切割過程中易產(chǎn)生高溫，需配備滅火器等消防設施。

2.故障處理：如遇設備故障或異常情況，應立即切斷電源，并報告專業(yè)人員進行維修。

3.事故報告：如發(fā)生人員傷害或設備損壞，應立即進行事故報告，并采取相應措施防止類似事件再次發(fā)生。

三、切割工藝規(guī)范

（一）參數(shù)設置

1.功率與速度：根據(jù)材料厚度和類型，合理設置激光切割功率和切割速度，確保切割質(zhì)量和效率。

2.氣體選擇：根據(jù)材料特性選擇合適的輔助氣體，如氧氣、氮氣或空氣，以優(yōu)化切割效果。

（二）切割路徑優(yōu)化

1.路徑規(guī)劃：使用專業(yè)軟件進行切割路徑規(guī)劃，減少空行程和重復切割，提高切割效率。

2.走刀順序：合理安排切割順序，避免切割頭頻繁變向，減少切割變形和熱量積聚。

（三）質(zhì)量檢測

1.切割精度：使用高精度測量工具檢測切割邊緣的平整度和尺寸偏差，確保符合設計要求。

2.表面質(zhì)量：檢查切割表面的光潔度和毛刺情況，確保切割質(zhì)量符合標準。

四、維護與保養(yǎng)

（一）日常維護

1.清潔：定期清潔激光切割頭、鏡片和設備表面，確保設備運行順暢。

2.檢查：檢查氣體供應系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)等，確保各部件正常工作。

（二）定期保養(yǎng)

1.校準：定期校準激光器的輸出功率和切割頭的位置，確保切割精度。

2.更換：根據(jù)設備使用情況，及時更換磨損的部件，如切割頭、鏡片等。

（三）記錄管理

1.維護記錄：詳細記錄每次維護的時間、內(nèi)容、更換的部件等信息，便于后續(xù)跟蹤和管理。

2.故障記錄：記錄設備故障的發(fā)生時間、原因和處理過程，為設備改進提供參考。

**四、維護與保養(yǎng)(續(xù))**

（一）日常維護

1.清潔：

(1)**切割頭（切割炬）清潔**：切割完成后或長時間停機前，應清理切割頭噴嘴和鏡片。使用壓縮空氣（需確認氣壓合適，避免損壞部件）吹掃灰塵和碎屑。對于粘性殘留物，可使用專用的切割頭清潔劑和軟布輕輕擦拭。確保清潔時斷開激光電源。定期檢查噴嘴是否有堵塞或磨損，必要時更換。

(2)**鏡片清潔**：激光切割系統(tǒng)中包含多個反射鏡和透鏡（如擴束鏡、聚焦鏡），需根據(jù)制造商推薦的方法清潔。通常使用無絨布（如超細纖維布）配合專用的鏡片清潔液進行擦拭。嚴禁使用普通布或紙巾，以免劃傷鏡片。清潔時需小心操作，避免觸摸鏡片表面，并確保鏡片安裝牢固。

(3)**設備外殼清潔**：定期使用吸塵器或軟刷清理設備外殼、導軌和運動部件上的灰塵和碎屑，保持設備整潔，并利于散熱。

2.檢查：

(1)**氣體供應檢查**：檢查輔助氣體（如氧氣、氮氣、空氣）的壓力是否在設定范圍內(nèi)。檢查氣體管路是否有泄漏（可用涂抹肥皂水的方法檢查），確保氣體流量穩(wěn)定。對于使用壓縮空氣的系統(tǒng)，還需檢查空氣干燥器的狀態(tài)，確保輸出空氣干燥無水分凝結(jié)。

(2)**冷卻系統(tǒng)檢查**：檢查冷卻液（如水）的液位是否充足，檢查冷卻水管的連接是否緊密，檢查水泵運行是否正常，有無異響或堵塞。確保冷卻系統(tǒng)能有效帶走激光器和切割頭的熱量。

(3)**運動系統(tǒng)檢查**：觀察切割平臺（工作臺）移動是否平穩(wěn)，有無異響。檢查導軌、絲杠或皮帶是否清潔，潤滑是否到位（根據(jù)制造商建議進行潤滑）。檢查切割頭的升降機構(gòu)是否靈活可靠。

（二）定期保養(yǎng)

1.校準：

(1)**焦點校準**：激光切割的切縫寬度和切割質(zhì)量與焦點位置密切相關。需根據(jù)材料厚度和類型，定期使用標準試板進行焦點校準。通常在切割頭初始安裝、更換新切割頭或長時間使用后進行。校準方法通常涉及移動切割頭或工作臺，使切縫達到最窄或滿足特定要求。

(2)**切割頭位置校準**：確保切割頭相對于工作臺面的高度準確，以及切割頭各軸的零點設置正確。這對于保證切割輪廓的準確性至關重要。使用機器自帶的校準功能或外部的測量工具進行校準。

(3)**激光功率/能量校準**：定期使用功率計或能量計測量激光器的實際輸出功率或能量，與設定值進行比較。如有偏差，需根據(jù)制造商的指導進行調(diào)整或聯(lián)系專業(yè)維修人員處理。

2.更換：

(1)**易損件更換**：

(a)**切割頭**：根據(jù)使用頻率和切割條件，切割頭（特別是噴嘴和聚焦鏡）會磨損。當觀察到切縫變寬、切割質(zhì)量下降、氣耗增加或出現(xiàn)其他異常時，應及時更換。記錄更換時間和類型，便于分析切割過程。

(b)**鏡片**：鏡片的使用壽命取決于清潔習慣和切割環(huán)境。當鏡片出現(xiàn)劃痕、污染或破損時，必須立即更換，以免影響激光質(zhì)量甚至損壞激光器。廢棄鏡片應按規(guī)定處理。

(c)**送氣噴嘴/管路**：送氣噴嘴會因材料碎屑的磨損而損壞或變形，影響輔助氣體流場。定期檢查并更換磨損的噴嘴。

(d)**導軌、密封圈等運動部件**：根據(jù)使用情況和制造商建議，定期檢查并更換磨損的導軌、軸承、皮帶或密封圈，確保運動精度和穩(wěn)定性。

(2)**內(nèi)部檢查與維護**：在具備條件或由專業(yè)人員定期進行，對激光器內(nèi)部光學元件、電源、驅(qū)動器等關鍵部件進行檢查和維護，清理內(nèi)部灰塵，緊固連接件，檢查電氣絕緣等。

（三）記錄管理

1.維護記錄：

(1)**建立記錄表**：創(chuàng)建詳細的設備維護保養(yǎng)記錄表，包含以下信息：設備編號、維護日期、維護人員、維護項目（如清潔、檢查、校準、更換部件名稱及數(shù)量）、發(fā)現(xiàn)的問題及處理情況、使用小時數(shù)（如有）等。

(2)**及時填寫**：每次維護完成后，應及時、準確地填寫記錄。記錄應清晰、規(guī)范，便于查閱和追溯。

(3)**定期回顧**：定期（如每月或每季度）回顧維護記錄，分析維護頻率、部件更換情況，識別潛在的故障趨勢或維護需求，優(yōu)化維護計劃。

2.故障記錄：

(1)**詳細記錄**：當設備發(fā)生故障或異常時，需立即記錄故障發(fā)生的時間、現(xiàn)象描述（如異響、錯誤代碼、功能失效等）、故障發(fā)生前的工作狀態(tài)、已嘗試的初步處理措施及其效果。

(2)**分析總結(jié)**：故障排除后，總結(jié)故障原因、解決方法以及預防措施。如果故障涉及復雜問題或需要外部維修，記錄下外部維修單位的信息和處理過程。

(3)**建立檔案**：將故障記錄與維護記錄結(jié)合，形成完整的設備運行檔案，為設備的長期穩(wěn)定運行和優(yōu)化管理提供數(shù)據(jù)支持。

**五、材料適應性及參數(shù)選擇**

（一）材料特性識別

1.**金屬材料**：

(1)**種類**：包括低碳鋼、中高碳鋼、不銹鋼（不同鉻鎳含量）、鋁合金、銅及銅合金、鈦合金等。

(2)**特性**：需了解其熔點、沸點、熱導率、熱擴散率、反射率、氧化傾向等。例如，不銹鋼易氧化，鋁和銅導熱性好切割時易變形。

2.**非金屬材料**：

(1)**種類**：包括各種塑料（如亞克力、PVC、PET、ABS、PC）、木材、皮革、布料、復合材料（如玻璃纖維增強塑料）等。

(2)**特性**：需了解其燃點、熱分解溫度、熱膨脹系數(shù)、對激光能量的吸收特性等。例如，某些塑料切割時易產(chǎn)生熔融物和揮發(fā)性氣體。

（二）參數(shù)選擇依據(jù)與原則

1.**功率選擇**：

(1)**依據(jù)**：主要依據(jù)材料種類、厚度和切割速度要求。通常，材料越厚、越難切割，所需功率越大。

(2)**原則**：在保證切割質(zhì)量（切縫窄、邊緣光滑）的前提下，盡量選用滿足要求的最低功率，以節(jié)省能源、減少熱影響區(qū)。

2.**切割速度選擇**：

(1)**依據(jù)**：受材料厚度、功率、輔助氣體類型及壓力、焦點位置等因素影響。

(2)**原則**：在功率允許范圍內(nèi)，適當提高切割速度可減少熱輸入，改善切割質(zhì)量，提高生產(chǎn)效率。但速度過快可能導致切不透或割不直。需通過試驗確定最佳速度。

3.**輔助氣體選擇與設定**：

(1)**氧氣切割**：適用于鋼鐵。利用氧氣與高溫金屬發(fā)生放熱反應，切割速度快，切縫較寬。不適用于有色金屬和非金屬。

(2)**氮氣切割/切割**：適用于鋁、不銹鋼、鈦等金屬及部分非金屬。利用氮氣冷卻切割區(qū)，實現(xiàn)冷切割，切縫窄，邊緣質(zhì)量好，熱影響區(qū)小。通常比氧氣切割需要更高功率。

(3)**空氣切割**：適用于低碳鋼，是氧氣切割和氮氣切割的折衷方案，成本較低。

(4)**設定原則**：根據(jù)被切割材料選擇合適的氣體，并根據(jù)材料厚度、切割質(zhì)量和速度要求，優(yōu)化氣體壓力和流量。例如，切割鋁時，通常使用高流量氮氣；切割不銹鋼時，根據(jù)厚度選擇不同壓力的氮氣或氧氣。

（三）不同材料的典型參數(shù)參考（示例）

1.**低碳鋼切割**：

(1)厚度<1.0mm：(示例)激光功率1500-2000W，切割速度10-20m/min，輔助氣體氮氣/空氣，壓力0.5-1.0bar。

(2)厚度1.0-3.0mm：(示例)激光功率2000-3000W，切割速度5-15m/min，輔助氣體氮氣/空氣，壓力0.8-1.5bar。

(3)厚度>3.0mm：(示例)激光功率3000W以上，切割速度2-8m/min，輔助氣體氧氣，壓力0.5-2.0bar（根據(jù)氧氣壓力和鋼種調(diào)整）。

2.**鋁合金切割**：

(1)厚度<1.5mm：(示例)激光功率1500-2500W，切割速度10-25m/min，輔助氣體氮氣，壓力1.0-2.0bar。

(2)厚度1.5-6.0mm：(示例)激光功率2500-4000W，切割速度5-15m/min，輔助氣體氮氣，壓力1.5-3.0bar。

3.**亞克力切割**：

(1)厚度<10mm：(示例)激光功率50-150W，切割速度20-50m/min，輔助氣體通常不需要或使用氮氣/空氣，壓力0.1-0.5bar。

(2)厚度10-50mm：(示例)激光功率200-500W，切割速度10-30m/min，輔助氣體氮氣/空氣，壓力0.2-1.0bar。

*注意：以上參數(shù)僅為示例，實際應用中必須根據(jù)具體設備、材料牌號、環(huán)境條件進行參數(shù)優(yōu)化試驗。*

**六、質(zhì)量檢測與控制**

（一）常見質(zhì)量缺陷及原因分析

1.**切縫寬度過大**：

(1)原因：焦點位置不正確（偏高）、激光功率不足、切割速度過快、噴嘴堵塞或離工件太遠、輔助氣體壓力不足、材料內(nèi)部應力。

(2)調(diào)整：調(diào)整焦點位置、增加功率、降低速度、清理或更換噴嘴、檢查并調(diào)整氣體壓力、對材料進行預處理（如去應力）。

2.**切割邊緣粗糙/有毛刺**：

(1)原因：激光功率過高導致燒蝕、切割速度過慢導致過度熔化、焦點位置不正確、噴嘴臟污或損壞、輔助氣體流場不均勻、材料表面不平整。

(2)調(diào)整：適當降低功率、提高速度、優(yōu)化焦點位置、清潔或更換噴嘴、檢查氣體流量和均勻性、確保材料平整放置。

3.**切割表面有熔融物/黑化**：

(1)原因：功率過高、速度過慢、焦點位置不合適、輔助氣體保護不足（尤其氧氣切割時）、材料導熱性差。

(2)調(diào)整：優(yōu)化功率與速度匹配、調(diào)整焦點、確保氣體保護良好、對于易熔材料適當提高速度。

4.**切割變形/扭曲**：

(1)原因：熱輸入過大（功率高、速度慢）、材料厚度不均、切割路徑規(guī)劃不合理（如頻繁折線）、材料自身剛性差。

(2)調(diào)整：優(yōu)化參數(shù)、采用預熱或擺動切割、優(yōu)化切割路徑、使用更厚的材料或加強支撐。

5.**切割不透（底部熔融未氣化）**：

(1)原因：激光功率不足、切割速度過快、焦點位置不正確（偏低）、材料厚度超出了設備能力、輔助氣體選擇或壓力不當（如氧氣切割鋼時壓力太低）。

(2)調(diào)整：增加功率、降低速度、調(diào)整焦點位置、確保在設備能力范圍內(nèi)切割、優(yōu)化氣體參數(shù)。

（二）檢測方法與標準

1.**尺寸測量**：

(1)方法：使用卡尺、千分尺、高度尺、三坐標測量機（CMM）等工具測量切割件的長度、寬度、角度、孔徑等尺寸。

(2)標準：對照設計圖紙或規(guī)格