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激光切割技术是利用高能量激光束对切割板材进行加热、进而熔化、气化或发生剧烈氧化而进行切割的一种高效切割技术。激光切割的初始穿孔效果直接决定着切割质量和稳定性。随着自动调焦技术的迅速发展,数控自动调焦技术可自动将离焦量迅速调整到最佳位置,显著提高激光加工的效率,逐渐取代手动调焦方式。但激光穿孔质量和效率的影响因素多而复杂,因此进行激光穿孔机理和工艺研究具有理论意义和重要应用价值。本文以HLF-1530-4KW数控激光切割机为试验装置,进行以下研究工作。根据激光切割原理,分析、探讨激光穿孔的基本原理、穿孔类型和穿孔方式,并阐述各种类型与方式的优缺点。以普雷茨特自动调焦切割头为研究对象,分析自动调焦切割头结构及调焦的原理,对影响激光穿孔质量和穿孔效率的因素进行理论探讨。对6mm碳钢板进行单因素(输出功率、输出频率、输出占空比、辅助气体的压力、穿孔高度和离焦量)激光穿孔试验,找出单一因素对穿孔质量及穿孔效率的影响规律,得到输出功率和离焦量是决定穿孔效率的主要因素;穿孔气压和穿孔高度是决定穿孔质量的主要因素。选择4因素,即输出占空比、穿孔气压、穿孔高度及穿孔时间,进行3水平正交试验,对20mm碳钢板进行激光穿孔测试,采用预爆孔及低位穿孔两阶段穿孔方法,分析各因素对穿孔效果的影响曲线,根据试验结果,逐渐缩小测试范围,最终得到高质、高效的激光穿孔工艺参数。预爆孔穿孔参数为输出功率4000W,输出频率500Hz,输出占空比70%,穿孔气压1.3Bar,穿孔高度19mm,离焦量-6,穿孔时间120ms。低位穿孔的穿孔参数为输出功率4000W,输出频率500HZ,输出占空比45%,穿孔气压1.2Bar,穿孔高度11mm,离焦量-6,并应用于激光切割中,显著提高激光加工效率。激光切割的穿孔机理和工艺研究可为碳钢板激光穿孔工艺参数设置及优化提供重要依据,可使碳钢板的激光穿孔质量和穿孔效率显著提高。本课题的研究成果已成功应用于激光切割工艺中,可有效提高切割过程稳定性,并获得了理想的激光切割质量。