空气负焦切割碳钢时最常见的两种挂渣情况

激光切割机使用空气负焦（Negative Defocus） 切割碳钢时最常见的两种挂渣情况。

这与纯粹的等离子切割有所不同，激光切割中“负焦”指的是激光焦点定位在板材表面之下。这种设置通常用于熔融切割（如使用空气或氮气时），能获得更宽的割缝和更好的排渣效果，但参数不当同样会导致挂渣。

以下是两种最常见的挂渣情况：

1. 底部颗粒状挂渣（易清除）

这是最常见的一种挂渣类型，尤其在空气切割中。

· 外观特征：

· 熔渣像小颗粒或小圆珠一样附着在切割截面的底部边缘。

· 颜色通常较深，与母材颜色分明。

· 质地相对较软，用指甲或刮刀可以比较容易地清除，有时甚至一碰就掉。

· 产生原因（核心是“能量不足”或“吹气不净”）：

（1）切割速度过快：这是最主要的原因。激光能量来不及完全熔化板材，辅助气体（空气）也来不及将底部熔融的金属液体完全吹离，导致部分熔液在切口底部边缘冷却凝固。

（2）负焦点位置过深：焦点位置太低（负值过大），导致能量在板材内部过于分散，切口底部的能量密度不足，熔化不充分。熔融物变得粘稠，不易被气体吹走。

（3）气体压力不足：空气的压力或流量不够，无法提供足够的动能将熔渣彻底吹出切缝。

（4）激光功率偏低：相对于当前的切割速度和板材厚度，功率设置偏低，无法提供足够的熔化能量。

2. 底部硬质挂渣（难清除）

这种挂渣更顽固，处理起来更麻烦。

· 外观特征：

· 熔渣呈粗壮、连续或不连续的条状或水滴状，牢固地焊接在切口底部。

· 颜色可能更亮，有时带有氧化色。

· 质地非常坚硬，需要使用砂磨机、角磨机等工具才能费力地清除，容易损伤工件表面。

· 产生原因（核心是“过度燃烧和二次氧化”）：

（1）切割速度过慢：与第一种情况相反，速度太慢会导致过度加热。板材被激光照射的时间过长，切口底部的金属被剧烈氧化和燃烧（空气中约21%的氧气），产生大量粘稠的氧化物熔渣（主要是FeO），这些熔渣表面张力大，冷却后牢固地附着在母材上。

（2）焦点位置过浅（甚至是正焦点）：如果焦点没有深入到板材内部，能量会过于集中在表面，导致上部过度燃烧，而底部熔化不足，同样会产生顽固挂渣。虽然问题是“负焦”，但操作中可能因参数错误导致实际焦点并非合适的负值。

（3）气体压力过高或不纯：气压过高可能会在切割区域形成涡流，反而干扰了熔融物的正常排出，并将部分熔液吹回并粘附到冷却的切面上。此外，空气中含有氮气，在高温下也可能形成氮化物，增加熔渣的粘性。

总结与解决方案对照表

调整原则： 通常建议从一个适中的负焦位置（例如板厚的1/4到1/3处作为起始负焦量）开始测试，然后优先调整切割速度，再微调焦点和气压，直到找到最适合当前设备和板材厚度的“ sweet spot ”（最佳参数组合）。使用干燥、洁净的压缩空气也对减少挂渣至关重要。