激光切管机切割除尘效果影响因素分析

2022-11-12林峰奚鑫江苏扬力数控机床有限公司

钣金与制作 2022年10期

文/林峰，奚鑫·江苏扬力数控机床有限公司

近年来，随着经济的快速发展，激光切割在工业产业里的应用越来越多，除了传统的激光切割机外，激光切管机同时也占据着极其重要的地位，尤其是伴随着工程机械、交通运输、石油化工、农牧机械等行业的不断发展，越来越多的用户逐渐认识到管类零件将会在未来的经济建设中发挥着巨大的作用。而激光切管过程中会产生大量灰尘，对环境、人员存在一定的危害，对激光切管机的装夹精度、加工效率及加工精度也有着极大的影响，这就要求我们必须努力做好激光切管机的除尘工作。

激光切管机主要是用来加工各类管件及型材等的激光切割设备，通过卡盘装夹被切割的管件或者型材进行切割。切割管材时，切割灰尘会从被切割管材的两端不停地出现，切割型材时，会在切割头处产生大量的灰尘。一般来说，激光切管机厂家会在被切割管材的两端增加抽风除尘管，通过大功率的抽风机或除尘器的不断工作，将切割出来的灰尘吸出，这样不仅能保证切割效率，生产成本也能得到控制，而且能够简单快捷地提高切割除尘效果。

影响激光切管机切割除尘效果的因素有很多种，本文结合自身实践经验，从被切割管材的固有特性、卡盘的选择以及辅助气体的选择等方面进行一些分析。

被切割管材的固有特性对切割除尘效果的影响

一般来说，切割普通碳钢管材的灰尘要比不锈钢等材质的管材灰尘数量要多，这是因为普通碳钢易受环境影响，容易在很短的时间内生锈腐蚀，切割时会产生大量灰尘，而且激光切管机切割是由切割光斑照射在被切割管材表面，其表面温度会在极短时间内达到熔点或沸点，使得切割端管材内部形成小孔，而跟随切割光斑的辅助气体会吹走小孔周围的熔融物，从而形成灰尘。大多数普通碳钢含碳量较高，在其被切割时，大多使用氧气作为辅助气体，容易在切割表面发生氧化反应，这样虽提高了切割效率，但也会导致灰尘的增多。有时为了切割厚度较大的管材，在保证切割效率与切割精度的情况下，一般会使用大功率的激光发生器，这样就会使切割过程产生的灰尘又快又多。

所以在切割管材时，要尽量选用不锈钢等材质的管材，而为了降低成本，不得不选择碳钢管材时，可先对管材表面进行除锈处理，同时减少油污、水渍等对碳钢管材的侵蚀。

卡盘选择对切割除尘效果的影响

一般来说，激光切管机厂家都会选择适合各自产品的卡盘组合，而对卡盘自身的防尘效果也做得越来越好，尤其是送料端的卡盘，因为送料端的卡盘虽然起着送料的作用，但由于管材的空心化，致使送料卡盘的灰尘也更容易堆积。现在市场上的主流送料卡盘防尘方式分为两种：一种是努力提高卡盘自身的密封精度，尤其是提高送料端卡盘卡爪滑块的密封精度，使其在多次切割时，即使卡爪多次装夹，也能保持良好的密封性；另一种是在送料卡盘的尾部放置一根除尘软管，将其连接到除尘风机上，通过除尘风机工作时的吸力将送料卡盘处的灰尘吸走。

在切割端的装夹卡盘，因其位置靠近切割头，无论切割正常的管类零件还是型材等特殊形状的零件都会产生大量的灰尘，这使得装夹卡盘更容易因灰尘堆积而影响其装夹精度。所以在装夹卡盘靠近切割头的地方会安装吸风口装置，后面同样放置一根除尘软管，并将其连接到除尘风机上，这样在激光切管机工作时，就可以通过除尘风机抽取除尘，如图1所示。

图1 靠近切割头处的除尘管

辅助气体对切割除尘效果的影响

激光切管机将通过激光束进行透镜聚焦后形成的光斑照射在被切割管材表面，使其在极短时间内温度升高，从而达到被切割管材的熔点或沸点，而在切割过程中，由于被切割管材的表面可对激光进行一定的反射，在切割时可喷吹辅助气体以提高被切割管材表面对激光的吸收，通常来说，在切割时，除了我们正常肉眼可见的堆积灰尘外，还有一些是肉眼很难察觉的细微灰尘，它们在切割设备长期工作的时候，会堆积在切割设备的光路部件中，从而导致切割设备的损坏，增加了切割使用成本，而使用辅助气体，就能及时将切割的各种灰尘吹走，避免切割设备长时间受到细微灰尘的污染。

切割过程中辅助气体一般采用氧气、压缩空气、氮气以及其他惰性气体。使用氧气作为辅助气体时，会在被切割管材表面发生氧化反应，提高切割效率。但在切割普通碳钢管材时，更容易产生大量的灰尘，所以在对零件加工精度要求不高的情况下，为了控制生产成本且不影响切割效率，可使用压缩空气作为辅助气体，可一定程度上减少灰尘的产生；而使用氮气等其他惰性气体作为辅助气体时，可以使被切割管材的切口面条纹细且光滑，灰尘量减少，割缝更加细小，也更有利于异形管的切割，如H型钢、槽钢、角钢等型材，但也会增加生产成本。