一、中心工作原理

1. 激光產生：通過激光器（如光纖激光器、CO?激光器）將電能轉化為單色、定向的高能量激光束（波長 1064nm/10.6μm）；

2. 光束聚焦：激光束經反射鏡傳導至聚焦透鏡，聚焦成直徑只 0.1-0.3mm 的極小光斑，能量密度可達 10?-10?W/cm2；

3. 材料作用：聚焦后的激光束照射到工件表面，瞬間將材料加熱至熔化（低碳鋼、不銹鋼）或汽化（薄板材、非金屬）溫度，同時配合輔助氣體（氧氣、氮氣、空氣）實現分離：

• 熔化切割（主流金屬加工）：激光熔化材料，輔助氣體（氮氣）吹走熔渣，形成光滑切口；

• 氧氣切割（低碳鋼厚板）：氧氣與高溫金屬發生氧化反應，釋放額外熱量加速熔化，吹走熔渣；

• 汽化切割（精密薄材）：激光直接將材料汽化，形成無熔渣切口，適配高精度部件；

4. 運動控制：通過數控系統（CNC）控制工作臺或激光頭按預設路徑運動，實現復雜形狀的精確切割。

二、主流工藝類型及凍干機適配場景

凍干機行業適配優先級

1. 金屬板材加工（機架、板層、冷阱）：光纖激光下料（效率高、精度高、耐腐蝕性適配）；

2. 非金屬防護件加工：CO?激光下料（無毛刺、清潔度高）；

3. 管材類部件加工：管材專門的光纖激光下料（適配管路支架的精確切割）。

三、中心設備選型（適配凍干機制造需求）

1. 中心設備：激光切割機

2. 輔助設備

• 氮氣發生器 / 氣瓶：提供高純度氮氣（純度≥99.99%），用于不銹鋼切割防氧化，保證切口耐腐蝕性；

• 除塵系統：收集切割煙塵（尤其不銹鋼、低碳鋼切割時），符合環保要求，保護操作人員健康；

• 自動上下料系統：批量生產時提升效率，避免人工搬運導致的材料劃傷（適配食品級不銹鋼部件）；

• 激光校準儀：定期校準激光束聚焦精度，確保切割尺寸穩定性。

四、標準化操作流程（以凍干機不銹鋼板材下料為例）

1. 前期準備

（1）圖紙與編程

• 導入凍干機部件 CAD 圖紙（格式：DXF/DWG），通過排版軟件（如 FastCAM、SigmaNEST）優化排版，提高材料利用率（目標≥85%）；

• 設定切割路徑：優先采用 “共邊切割”“橋接切割”，減少熱變形和余料浪費；復雜異形件（如機架孔位）預留 0.1-0.2mm 余量，便于后續精加工；

• 生成 NC 代碼，傳輸至激光切割機控制系統。

（2）材料預處理

• 選用符合要求的材料：凍干機機架用 Q235 低碳鋼（厚度 3-8mm）、食品級 / 制藥級部件用 304/316 不銹鋼（厚度 1-6mm）；

• 清理材料表面：去除油污、鐵銹、氧化皮（用酒精擦拭或砂紙打磨），避免影響切割精度和切口質量；

• 檢查材料平整度：板材平整度偏差≤2mm/m，否則需校平后再切割（防止聚焦偏移）。

（3）設備調試

• 按材料類型和厚度設定參數（參考下表）；

• 校準激光焦點：通過焦點測試片確定蕞佳焦點位置（通常在材料表面或下方 0.1-0.3mm）；

• 檢查輔助氣體：氮氣壓力（0.4-0.8MPa）、流量（15-30L/min），確保穩定供應；

• 安全防護：佩戴激光防護鏡（適配對應波長）、防護手套，設備接地可靠，開啟除塵系統。

2. 中心切割參數（凍干機常用材料）

3. 切割操作

• 裝夾定位：將板材固定在工作臺面，避免切割時振動（薄板材用真空吸附，厚板材用夾具固定）；

• 啟動切割：運行 NC 程序，觀察首段切割質量（切口光滑度、尺寸精度），若有偏差及時調整參數（如速度、焦點）；

• 過程監控：避免材料過熱變形（尤其厚板或復雜件，可采用分段切割）；若出現斷光、氣體中斷，立即停機檢查。

4. 后處理與質量檢測

（1）后處理

• 去除毛刺：用角磨機、銼刀或去毛刺機清理切口毛刺（凍干機食品 / 制藥級部件需保證切口無毛刺，Ra≤3.2μm）；

• 清潔切口：用酒精擦拭切口表面，去除氧化皮和煙塵（不銹鋼部件可進行鈍化處理，提升耐腐蝕性）；

• 校平整形：若板材有輕微變形，用校平機矯正，確保平整度偏差≤1mm/m（適配機架組裝精度要求）。

（2）質量檢測

• 尺寸精度：用卡尺、千分尺、激光測距儀檢測關鍵尺寸（如孔位直徑、板件長度），公差需符合設計要求（凍干機中心部件 ±0.1mm，一般部件 ±0.2mm）；

• 切口質量：切口垂直度≤0.1mm/m，無掛渣、氣孔、裂紋，表面粗糙度 Ra≤12.5μm（不銹鋼部件 Ra≤6.3μm）；

• 外觀檢查：無材料劃傷、變形，邊緣無崩角（尤其板層、冷阱外殼等關鍵部件）。

五、質量控制與常見問題解決方案

1. 中心質量標準（凍干機部件專門的）

• 尺寸公差：中心部件（板層、機架孔位）±0.1mm，一般部件（防護網邊框）±0.2mm；

• 切口質量：無掛渣、氣孔、裂紋，不銹鋼切口無明顯氧化色（需氮氣保護）；

• 平整度：板材切割后平整度偏差≤1mm/m，避免影響后續焊接、組裝精度；

• 耐腐蝕性：不銹鋼部件切口經鈍化處理后，鹽霧測試≥1000 小時（符合食品 / 制藥級要求）；

• 材料利用率：批量生產時≥85%，降低凍干機制造成本。

2. 常見問題及解決方案

六、凍干機行業應用關鍵注意事項

1. 材質適配：

• 食品 / 制藥級凍干機部件（如板層、冷阱外殼）必須選用 304/316 不銹鋼，切割時用氮氣保護（避免氧化影響耐腐蝕性），后處理需鈍化 + 拋光；

• 機架等結構件用 Q235 低碳鋼，可采用氧氣切割提升效率，后處理需噴漆 / 熱鍍鋅防銹。

2. 精度適配：

• 板層、加熱筒合件等需與其他部件精密配合的零件，切割公差控制在 ±0.1mm，確保組裝時無間隙；

• 機架孔位切割需預留 0.5-1mm 安裝余量，避免焊接變形導致安裝困難。

3. 衛生與安全：

• 食品 / 制藥級部件切割后，必須去除毛刺、飛邊，表面粗糙度 Ra≤3.2μm，便于清潔消毒；

• 切割過程中開啟除塵系統，避免不銹鋼煙塵污染車間，保護操作人員健康。

4. 成本控制：

• 批量生產時采用優化排版軟件，提高材料利用率（每提升 5% 利用率，可降低 10%-15% 材料成本）；

• 薄材（≤3mm）優先用 1.5kW 光纖激光，厚材（3-12mm）用 3-6kW 激光，避免大功率設備加工薄材造成能耗浪費。

5. 環保要求：

• 切割煙塵需經除塵系統過濾后排放（顆粒物濃度≤10mg/m3），符合 GB 16297-1996《大氣污染物綜合排放標準》；

• 廢金屬余料分類回收，非金屬廢料（如塑料）按環保要求處理。

總結