文/陈敬松，唐光明，郑靠明·湖南长高成套电器有限公司
激光切割是用聚焦镜将激光束聚焦在材料表面，使材料熔化、气化、烧蚀，同时用与激光束同轴的压缩气体吹除熔融物质，并使激光束与材料沿一定轨迹做相对运动，从而形成一定外形的切缝，完成对材料的切割。激光切割具有精度高、切缝窄、切割面光滑、速度快、加工质量好、加工材料广等优势。目前，激光切割技术已被广泛应用于多个领域。成套电器外壳多为钣金制件，激光切割因其加工成本低、效率高、加工材料种类多等优势在钣金行业内已然成为常见的加工方式。然而，甘瓜苦蒂，物无全美，其加工过程中附着的熔渣、伴生毛刺却让现场管理人员不胜其烦。工件上的毛刺如图1 所示。
图1 工件上的毛刺
激光加工中毛刺产生的原因及影响
通过理解激光切割工作原理和日常实践，总结出毛刺产生的原因主要有六个方面：
⑴激光束焦点上下位置偏差导致能量不集中，工件气化不充分，熔渣堆积不易脱落，容易产生毛刺；
⑵激光输出功率不足以有效蒸发金属，造成大量的熔渣和毛刺；
⑶激光切割机的辅助气体种类、纯度、吹除压力达不到要求，引起毛刺；
⑷激光切割工作时切割速度太慢，破坏了切割面表面质量，产生毛刺；
⑸激光切割机的工作时间太长，造成设备工作状态不稳定，也会引起毛刺；
⑹激光切割设备存在不足，如激光底座锯齿状托盘的锯齿深度小、锥度不足，因而与板材接触面积过大，造成加工时激光击穿受阻、气体流通阻塞，易产生熔渣附着、熔渣反弹，形成毛刺，如图2 所示。
图2 设备底座结构示意图
工件边角存在毛刺将严重影响后续折弯、焊接、装配精度，对于操作人员也存在着一定的安全隐患。带毛刺工件如果应用在我司生产的环网柜气箱上，对气密性会有很大影响；应用在电气系统时，也会因毛刺脱落造成回路短路或使磁场受到破坏，影响系统正常工作或带来其他危害。
激光加工中预防毛刺产生的方法
调整设备参数
根据不同的加工材料反复实践调整其功率、气压、流量、焦距、进给速度等参数直至最佳状态，保存记录数据方便后续批量加工，只依靠机器提供的参数是割不出精美工件的。
选择辅助气体
辅助气体应用也会对加工质量造成影响，因此要根据不同的加工材料来选择不同的辅助气体。如切割不锈钢，推荐使用氮气作为辅助气体，氮气通常被称为惰性气体，激光加工时氮气不仅防止了激光切割的爆点现象，还使加热的端面不会瞬间氧化，切割的端面会更加光滑明亮。气体的纯度也很关键，尽量选择高纯度气体。
检查设备配件
对于使用年久的设备也会因其关键配件老化、污染、损坏而降低加工质量，产生毛刺。如透镜被油渍污染、有细小裂痕、割嘴受损等都会影响激光功率的传输。这些可以通过观察形成的光斑是否圆润来判断，若光斑圆润说明激光能量的横向分布均匀，切割质量高；也可以通过定期检查关键部件保证切割质量。
优化设备结构
在实际生产中可以根据所加工工件的不同进行设备结构改进。如激光底座锯齿状托盘与板材接触面积过大易产生毛刺，可以根据具体情况减少齿锥度、加大齿深，如图3 所示，避免底托与板材接触面积过大对加工造成干涉。改进后的底托如图4所示。
图3 底托改进前后结构示意图
图4 改进后的底托
优化工件边角
在实际生产中还发现工件边角过渡结构也会对加工质量产生影响，如直角过渡相对于圆角、斜角过渡更容易产生毛刺，如图5 所示，建议尽可能使用圆角、斜角过渡，这样在结构上也能减少应力集中。
图5 工件边角过渡结构优化
结 束 语
在我国大力发展市场经济的大环境下，企业都在不断求实创新，但在竞争发展的同时也不能忽略原有产品本身的质量问题，唯有在原有产品上不断细化、求精，再谋创新，才能有效提高综合竞争力。激光切割机本身是一部精密的机器，操作也是一项精细的工作，往往一个数据的错误就会造成其工作运行异常，因此在工作中只有严密精细，将设备、气体、参数调试到最佳，才能让切割更有质量。
