激光加工起步較早的歐美和日本，在上世紀80年代開始由激光加工機生產(chan) 廠商對鋼材生產(chan) 提出了具體(ti) 的質量要求，從(cong) 而有了區別於(yu) 普通鋼材但價(jia) 格偏高的激光專(zhuan) 用 鋼材。而隨著激光加工成為(wei) 主要的切割手段被接受後，25mm以下普通鋼板就以激光專(zhuan) 業(ye) 材料作為(wei) 標準材料了。然而，由於(yu) 中國的發展太快，鋼材生產(chan) 來不及適 應，就有了中國鋼材與(yu) 進口鋼材之分。其主要區別在於(yu) 鋼材中雜質含量和對鋼材表麵的處理以及運輸保管等一係列原因，造成了中國板材切割難的現狀。

當今中國的粗鋼產(chan) 量不僅(jin) 是世界第一，更是超過了全球產(chan) 量的50%，發展中國家甚至一些像澳洲韓國等發達國家為(wei) 節約成本也在大量使用中國板材，因此與(yu) 其期待中國鋼材來適應激光切割不如研究和提出能夠優(you) 質地加工劣質材料的方法和提案。本文提出其中的一些思考以拋磚引玉。

【在中厚板加工中遇到的問題】

1. 碳鋼厚板穿孔問題 在厚板加工中穿孔時間占很大比重，各激光廠商紛紛開發了快速穿孔的技術，較為(wei) 有代表性的是高能穿孔（炸孔），這種方法的優(you) 點是速度快（1秒，以t16mm 為(wei) 例—以下相同），但缺陷是不僅(jin) 影響對小形狀的加工，穿孔時注入的巨大能量使板材溫度升高進而影響接下來的整體(ti) 切割過程。而用小功率脈衝(chong) 進行穿孔的話，時 間就很長（12秒），會(hui) 導致切割的效率下降和單位成本的提高。

2. 切割麵品質問題 圖1.和圖2.示出了加工中厚板時經常會(hui) 遇見的切割斷麵，這樣的切割不僅(jin) 成品質量受到質疑，還會(hui) 伴隨著過燒和嚴(yan) 重的粘渣出現，以致體(ti) 現不出高價(jia) 的激光加工機區別於(yu) 其他切割手段的價(jia) 值。

3. 整板加工穩定性問題 在對國產(chan) 鋼材的整板加工中，經常會(hui) 出現局部區域加工不良的現象。這種現象有時很隨機，即使在加工機狀態良好的情況下也會(hui) 出現。為(wei) 了處理局部故障品而大大地影響了整個(ge) 工作進度，這裏對此不明原因的加工失敗也給出一些筆者的分析和對策提案。

【針對上述問題的解決(jue) 方案】

1. 高峰穿孔（HPP）方案 顧名思義(yi) 就是利用占空比小的高峰值脈衝(chong) 激光，輔以噴射在材料表麵上的不燃油以清除開孔邊緣附著物，控製脈衝(chong) 的合理頻率邊冷卻邊穿孔。其特點是相對炸孔雖然 時間稍長（3秒），但穿出的孔徑小（約φ4mm）且開孔邊緣無附著物以及入熱較低，便於(yu) 接下來的正常切割加工，相比普通穿孔則效率提高了4倍。圖3.示出 了普通穿孔、HPP穿孔和高能穿孔的區別。

2.  

2. 切割斷麵改善方案 對於(yu) 碳鋼來說改善切割斷麵的重要因素是控製對板材的入熱並能保證激光照射部分的充分燃燒。三菱電機開發的K-CUT加工條件較好的完成了這一使命。圖4. 是在同一塊國產(chan) 板材上用傳(chuan) 統條件和K-CUT條件進行切割的效果比較。而對於(yu) 不鏽鋼來說改善切割斷麵的重要因素則是光束的改良（改善焦深）與(yu) 輔助氣體(ti) 的有 效利用。亮麵切割技術就是改善了發振器和噴嘴所得到的結果。圖5.是改善後的效果。斷麵上部粗糙度8μ、下部12μ堪比機械加工。

3. 保證加工穩定性的方案 當前為(wei) 了提高加工機的運行速度，激光機多采用俗稱飛行光路的結構，即材料托盤不動而加工頭在整個(ge) 可加工區域內(nei) 運動的形式。而為(wei) 了補償(chang) 加工頭與(yu) 光源相對位置 的變化，各廠商也盡可能保證光斑在加工範圍內(nei) 的一致性，使用曲率可變折射鏡是普遍選擇的方式。這種方法雖然結構簡單卻會(hui) 改變焦深，使在對焦深極為(wei) 敏感的中 厚板切割時會(hui) 顯得力不從(cong) 心（既要保持光斑不變又要保持焦深不變）。三菱電機采用的等長光路方式（在可加工範圍內(nei) 光源與(yu) 加工頭之間光傳(chuan) 播路徑等長）可避免焦 深變化，從(cong) 而使光斑和焦深都保持一致。另外對入熱的重視使板材積累的熱量得到控製，較好地解決(jue) 了穩定性問題。圖6.示出了等長光路的原理及在加工區域中不 同位置的加工效果。

認真對待加工中出現的問題，研究其產(chan) 生的機理，尋找結局問題的方案。通過對傳(chuan) 統激光技術的一係列探索和改良，針對較為(wei) 複雜的中厚板切割開發了新的技術並將其應用到eX PLUS、RX、XL等各係列產(chan) 品中，滿足了客戶在加工國產(chan) 中厚板材料中的實際需求，從(cong) 而大大提高了生產(chan) 效率。我們(men) 還將進一步努力探索更新的技術，解決(jue) 更多加工中的疑難問題，服務於(yu) 廣大應用者。