在激光加工起步较早的欧洲、美国和日本，20世纪80年代，激光加工机制造商开始对钢材生产提出特定的质量要求，产生了不同于普通钢材但具有更高的激光专用钢。价格。 随着激光加工成为主要切割方式并被接受钢材切割激光，激光专业材料成为25mm以下普通钢板的标准材料。 但由于中国发展太快，钢铁生产来不及适应，国产钢材与进口钢材存在区别。 主要区别在于钢材中的杂质含量、钢材表面的处理、运输和储存等一系列原因，造成了我国板材切割困难的现状。
如今，中国粗钢产量不仅位居世界第一，而且超过全球产量的50%。 发展中国家甚至澳大利亚、韩国等一些发达国家都在大量使用中国板材以节省成本。 因此，与其指望中国钢铁采用激光切割，还不如研究提出能加工高质量劣质材料的方法和方案。 本文提出其中一些思考，以激发讨论。
中厚板加工遇到的问题
1、碳钢厚板穿孔问题
穿孔时间在厚板加工中占很大比例。 各激光器制造商已开发出快速穿孔技术。 比较有代表性的是高能射孔（爆孔）。 这种方法的优点是速度快（1秒，t16mm）。 例如——下同），但缺陷在于不仅影响小形状的加工，而且穿孔时注入的巨大能量使板材温度升高，影响后续整体切割过程。 如果采用低功率脉冲进行穿孔，时间会很长（12秒）钢材切割激光，这会导致切割效率下降，单位成本增加。
2.切割表面质量问题
图1和图2显示了加工中厚板时经常遇到的切割断面。 这样的切割不仅使成品质量受到质疑，而且还伴随着过度燃烧和严重的粘渣，从而使高价无法体现。 激光加工机的价值使其区别于其他切割方法。
图 1. 碳钢切割面 图 2. 不锈钢切割面
3、整板加工稳定性问题
在国内钢材的整板加工中，经常出现局部加工不良的情况。 这种现象有时是随机的，即使机器状况良好也会发生。 针对部分不良品的处理，极大地影响了整个工作进度，以下是笔者针对这种不明原因的加工故障的一些分析和对策建议。
上述问题的解决方案
1. 高峰射孔（HPP）解决方案
顾名思义，它采用小占空比的高峰值脉冲激光器，辅以在材料表面喷洒非燃料去除开口边缘的附着物，并控制合理的脉冲频率，以达到去除材料表面附着物的目的。冷却并穿孔。 其特点是虽然喷砂时间稍长（3秒），但孔径较小（约φ4mm），孔边缘无附着物，热输入较低，有利于后续正常切割和加工。 与普通穿孔相比，效率提高4倍。 图3.显示了普通射孔、HPP射孔和高能射孔之间的区别。
图2 高能射孔HPP射孔
2、切割断面改进方案
对于碳钢来说，改善切割断面的一个重要因素是控制板材的热量输入，保证激光照射部分的充分燃烧。 三菱电机开发的K-CUT拥有更好的加工条件来完成这一使命。 图4是传统条件与K-CUT条件对同一国产板材的切割效果对比。 对于不锈钢来说，提高切割断面的重要因素是光束的改进（焦点深度的提高）和辅助气体的有效使用。 光亮切割技术是振动器和喷嘴改进的结果。 图5.是改进后的效果。 断面上部粗糙度为8μ，下部为12μ，与机械加工相当。
图3 碳钢中厚板K-CUT效果
图4 不锈钢中厚板光亮面切割效果
3、确保加工稳定性的解决方案
目前，为了提高加工机的运行速度，激光机大多采用俗称飞行光路的结构，即料盘不动，加工头在整个可加工区域内移动。 为了补偿加工头与光源相对位置的变化，各厂家也尽力保证加工范围内光斑的一致性。 使用可变曲率折射镜是常用的方法。 这种方法虽然结构简单，但会改变焦深，在切割对焦深极其敏感的中厚板时效果不佳（需保持光斑不变，焦深不变） 。 三菱电机采用的等长光路方式（光源与加工头之间的光传播路径在加工范围内等长）可以避免焦深的变化，从而保持光斑和焦深一致。 另外，强调热输入使得板材中积聚的热量得到控制，更好地解决了稳定性问题。 图6展示了等长光路的原理以及加工区域不同位置的加工效果。
图5 等长光路原理及效果
