激光切割亞克力板的加工質量探究

文/楊少英，佛山市歐鉑利復合材料有限公

激光加工技術具備非接觸式加工、熱影響范圍弱、作業更加靈活、可對高熔點的多種非金屬及金屬材料進行加工作業。應用范圍的廣泛性促使激光切割的技術發展更加快速，在應用范圍中也表現出更多的發展空間。

1 激光切割原理

激光切割技術是通過聚焦激光束成為小塊的光板，之后在光束的中心焦點位置得到對應的密度數據，并使其產生可持續增加焦點位置材料溫度的能量，促使其到達氣化溫度，最終完成蒸發，產生孔洞。激光切割就是在此基礎上開始對材料進行切割加工，并依照相關的材料尺寸規格，促使激光束可以按照工件安排展開對應流程的軌道操作運動，最終形成物體表面的切縫。切割原理如圖1

2 激光切割優勢

激光切割所運用的巨大激光能量，也體現了激光切割自身具有諸多優勢。第一，激光切割所形成的窄切縫，使其寬度最低會達到0.1mm，且在一定范圍中所產生的熱影響區很低，基本不會造成工件變形[1]。第二，波長不一的激光束也會對多種材料進行切割，例如木材、鋼板、橡膠等物質。對于脆性的易碎切割材料也同樣適用，比如陶瓷、玻璃等物體。第三，所留下的切口具有較好平行度，且切邊干凈，表面粗糙度更優。第四，不用加緊，只要有去油、劃線這些基礎定位準備工作即可，工件表面無損傷、無機械應力、無刀具磨就能對盲槽直接切割。第五，激光束具備更強可控性，同時擁有更好的柔性適應力。所以，在和自動化裝備結合過程中能夠更加便利，實施切割工作中更快自動化。但在工件切割過程中沒有約束，激光束自身強大的仿形切割能力，能夠應用在計算機和數控控制中，并實現同計算機相聯的多工位作業，也是對材料的一種節約。

3 激光切割亞克力板的影響因素

3.1 切割速度和焦點位置

通常情況下，在切割過程中焦點定位需要在工件外表或是在表面向下位置。若是焦點位于最佳位置時，就說明此時工作效率最快、切割裂縫最小，所達到的最終切割效果最好。在大部分狀態下，光束中的焦點位置都會被調整到噴嘴下方，其中工件外表中的距離和噴嘴間距是亞克力板厚度的1/3或1.6mm之間。激光切割速度同激光束的工作密度、功率相關，也和其光束模式有聯系。同時亞克力板的厚度也會是影響切割速度的一個因素。同時，在工件表面出現的光束能量分布，對最終激光切割的狀態也有一定干擾，這是由于光束的焦點凝聚力，就等同與機械刀具在切割物體時的尖利程度。

3.2 輔助氣體

其一是輔助氣體的類別，對于部分金屬材料和非金屬材料而言，可通過運用惰性氣體與壓縮空氣，例如氮氣。對絕大部分金屬進行激光切割可以通過活性氣體，例如氧氣[2]。其二是輔助氣體的壓力。輔助氣體在明確類別之后，判定其氣壓大小也是十分關鍵的內容。在高速作業狀態下切割輕薄型材料時，也需要避免切口背面在高氣壓狀態下出現背面有切口粘塊。若是切割工作速度變換。亞克力材料的厚度增加，就需要及時減小氣體壓力。

此外，對亞克力板切割影響的內容也指亞克力板自身所帶特性。其中工件的自身特征也涵蓋了材料厚度、物體外表反射度、工件外部狀態等因素。

4 激光切割亞克力板的切口分析

4.1 切縫寬度

激光在對金屬材料展開切割的同時，其中光斑的大小直徑同切縫距離都有一定聯系。在切割較薄的亞克力板時，可以在合理范圍內加大切割動作速度，切口若是寬度能與直徑光斑相一致，則在加大板子厚度的同時，也需要降低切割的工作速度。同時上方切口的大小寬度也需要在光斑直徑的大小之內。此外，寬度在切縫中的數值大小也需要更加直觀，對其得出的檢測結果也會有所精確，這也是對切割工作最終質量的衡量要求之一。

4.2 切割面粗糙度

在對激光切割面影響的因素中，參數設置大小、光束模式、以及不同情況下的照射工作密度、工件厚度材料都有一定聯系。同時，隨著亞克力板的方向、厚度變化，在切割面中留下的粗糙程度也有不同。通常情況下，上方位置會比下方細，下方會更粗。對于粗糙程度的預定一般是距離上方邊緣的1-0.5mm之間計算平均粗糙度。另外，切口邊緣的熔渣流動狀態、熔渣粘連情況都是判定條件。例如，在使用輔助氣體中的氧氣應用于激光切割低碳鋼時，就可以控制在合理范圍中予以切割的盡快操作，避免在過程中出現熔渣黏連，若是工作速度太過緩慢以及速度太快，都會引起殘渣粘附的情況。

5 結語

綜上所述，在運用激光切割的作業過程中，光束、掃描效率、吹氣量、激光功率、材料厚度和自身特征等許多原因，都會對切口的最終質量產生干擾。尤其是板材自身厚度、切割素服同輸出功率。為進一步保證產品切割技術性的提升，得到最終工件的更好切割效果，也應當設置正確的切割參數。進一步保障產品使用的效率和經濟性，減少激光切割作業中的工作成本消耗，并能夠在保障產品切割質量的同時減少工作時間。在激光切割工藝逐步發展的過程中，激光切割也慢慢向著產品的工業化進行發展，為進一步實現生產力的提高，幫助工業應用朝著精細化加工更快推進，更好完善激光切割工藝非常必要。