文/陳敬松，唐光明，鄭靠明·湖南長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，同時用與激光束同軸的壓縮氣體吹除熔融物質，并使激光束與材料沿一定軌跡做相對運動，從而形成一定外形的切縫，完成對材料的切割。激光切割具有精度高、切縫窄、切割面光滑、速度快、加工質量好、加工材料廣等優勢。目前，激光切割技術已被廣泛應用于多個領域。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、加工材料種類多等優勢在鈑金行業內已然成為常見的加工方式。然而，甘瓜苦蒂，物無全美，其加工過程中附著的熔渣、伴生毛刺卻讓現場管理人員不勝其煩。工件上的毛刺如圖1 所示。
圖1 工件上的毛刺
激光加工中毛刺產生的原因及影響
通過理解激光切割工作原理和日常實踐，總結出毛刺產生的原因主要有六個方面：
⑴激光束焦點上下位置偏差導致能量不集中，工件氣化不充分，熔渣堆積不易脫落，容易產生毛刺；
⑵激光輸出功率不足以有效蒸發金屬，造成大量的熔渣和毛刺；
⑶激光切割機的輔助氣體種類、純度、吹除壓力達不到要求，引起毛刺；
⑷激光切割工作時切割速度太慢，破壞了切割面表面質量，產生毛刺；
⑸激光切割機的工作時間太長，造成設備工作狀態不穩定，也會引起毛刺；
⑹激光切割設備存在不足，如激光底座鋸齒狀托盤的鋸齒深度小、錐度不足，因而與板材接觸面積過大，造成加工時激光擊穿受阻、氣體流通阻塞，易產生熔渣附著、熔渣反彈，形成毛刺，如圖2 所示。
圖2 設備底座結構示意圖
工件邊角存在毛刺將嚴重影響后續折彎、焊接、裝配精度，對于操作人員也存在著一定的安全隱患。帶毛刺工件如果應用在我司生產的環網柜氣箱上，對氣密性會有很大影響；應用在電氣系統時，也會因毛刺脫落造成回路短路或使磁場受到破壞，影響系統正常工作或帶來其他危害。
激光加工中預防毛刺產生的方法
調整設備參數
根據不同的加工材料反復實踐調整其功率、氣壓、流量、焦距、進給速度等參數直至最佳狀態，保存記錄數據方便后續批量加工，只依靠機器提供的參數是割不出精美工件的。
選擇輔助氣體
輔助氣體應用也會對加工質量造成影響，因此要根據不同的加工材料來選擇不同的輔助氣體。如切割不銹鋼，推薦使用氮氣作為輔助氣體，氮氣通常被稱為惰性氣體，激光加工時氮氣不僅防止了激光切割的爆點現象，還使加熱的端面不會瞬間氧化，切割的端面會更加光滑明亮。氣體的純度也很關鍵，盡量選擇高純度氣體。
檢查設備配件
對于使用年久的設備也會因其關鍵配件老化、污染、損壞而降低加工質量，產生毛刺。如透鏡被油漬污染、有細小裂痕、割嘴受損等都會影響激光功率的傳輸。這些可以通過觀察形成的光斑是否圓潤來判斷，若光斑圓潤說明激光能量的橫向分布均勻，切割質量高；也可以通過定期檢查關鍵部件保證切割質量。
優化設備結構
在實際生產中可以根據所加工工件的不同進行設備結構改進。如激光底座鋸齒狀托盤與板材接觸面積過大易產生毛刺，可以根據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大對加工造成干涉。改進后的底托如圖4所示。
圖3 底托改進前后結構示意圖
圖4 改進后的底托
優化工件邊角
在實際生產中還發現工件邊角過渡結構也會對加工質量產生影響，如直角過渡相對于圓角、斜角過渡更容易產生毛刺，如圖5 所示，建議盡可能使用圓角、斜角過渡，這樣在結構上也能減少應力集中。
圖5 工件邊角過渡結構優化
結 束 語
在我國大力發展市場經濟的大環境下，企業都在不斷求實創新，但在競爭發展的同時也不能忽略原有產品本身的質量問題，唯有在原有產品上不斷細化、求精，再謀創新，才能有效提高綜合競爭力。激光切割機本身是一部精密的機器，操作也是一項精細的工作，往往一個數據的錯誤就會造成其工作運行異常，因此在工作中只有嚴密精細，將設備、氣體、參數調試到最佳，才能讓切割更有質量。
