钢板切割此孔类 似于线切割的穿线孔

　　激光切割钢板的若干工艺问题激光切割机是钣金零件加工方面可大幅提高劳动生产率的先进装，有着加工零件的精度高、加工周期短、 加工中无需传统冲压模具的更换，就可以加工任意复杂零件等优点，从而被越来越多的开关设制造企业采用。 本自从引进激光切割机后，对于钣金零件的加工起到了革命性的作用，特别是在有复杂外形和材料厚度大 的零件的加工方面，受益显著。本文就激光切割技术在生产中所遇到的一些工艺问题作了一些探讨。 光切割是用聚焦镜将激光束聚焦在材料表面不锈钢速度为 3.5 m/min，热影响区小，变形极小。 3）清洁、安全、无污染。 ）从技术经济角度不宜制造模具的金属钣金件，特别是轮廓形状复杂，批量不大，一般厚度＜ 12 mm mm厚的不锈钢，以节省制造模具的成 本与周期。 本钢板类零件的加工任务较多，为获得更好的 效益和质量，采用先进制造技术，引进德国知名企业的 使材料熔化，同时用与激光束同轴的压缩气 体吹走被熔化的材料，钢板切割并使激光束与材料沿一定轨迹作 相对运动，从而形成一定形状的切缝。激光切割技术发 展迅速，应用日益广泛，是一种先进加工方法，尤其适 合切割钢板，游刃有余。 激光切割技术比其他方法的明显优点是： 1）切割质量好。切口宽度窄（一般为0.1～0.5 mm）、 精度高（一般孔中心距误差 0.1～0.4mm，轮廓尺寸误 L3030 大功率 CO 激光切割机，在使用中总结了一些经 0.1～0.5mm）、切口表面粗糙度好（一般 ），切缝一般不需要再加工即可焊接。2）切割速度快。例如采用 kW激光功率，切割 切割穿孔技术任何一种热切割技术，除少数情况可以从板边缘开 mm厚的碳素钢速度为 1.6 m/min；切割 始外，一般都必须在板上穿一小孔。原来在激光冲压复合机上是用冲头先冲出一孔，然后再用激光从小孔处开 始进行切割。对于没有冲压装置的激光切割机有两种穿 孔的基本方法。 （1）爆破穿孔 (Blast drilling)。材料经连续激光的 照射后在中心形成一凹坑，然后由与激光束同轴的氧流 很快将熔融材料去除形成一孔。一般孔的大小与板厚有 关，爆破穿孔平均直径为板厚的一半，因此对较厚的板 爆破穿孔孔径较大，且不圆，不宜在加工精度要求较高 的零件上使用，只能用于废料上。此外由于穿孔所用的 氧气压力与切割时相同，飞溅较大。 （2）脉冲穿孔（Pulse drilling）。采用高峰值功率的 脉冲激光使少量材料熔化或汽化，常用空气或氮气作 为辅助气体，以减少因放热氧化使孔扩展，气体压力较 切割时的氧气压力小。每个脉冲激光只产生小的微粒 喷射，逐步深入，因此厚板穿孔时间需要几秒钟。一旦 362009 技术应用Technique application 穿孔完成，立即将辅助气体换成氧气进行切割。这样穿 孔直径较小，其穿孔质量优于爆破穿孔。为此所使用的 激光器不但应具有较高的输出功率；更重要的是光束 的时间和空间特性，因此一般横流 CO 激光器不能适应 激光切割的要求。此外脉冲穿孔还需要有较可靠的气路控制系统，以实现气体种类、气体压力的切换及穿孔 时间的控制。 在采用脉冲穿孔的情况下，为了获得高质量的切 口，从工件静止时的脉冲穿孔到工件等速连续切割的过 渡技术应加以重视。从理论上讲通常可改变加速段的切 割条件：如焦距、喷嘴位置、钢板切割气体压力等，但实际上由 于时间太短改变以上条件的可能性不大。在工业生产中 主要采用改变激光平均功率的办法比较现实，具体方法 有以下三种：改变脉冲宽度；改变脉冲频率；同时改变 脉冲宽度和频率。实际结果表明，第三种效果。 切割加工小孔变形情况的分析这是因为机床（只针对大功率激光切割机）在加工 小孔时不是采取爆破穿孔的方式，而是用脉冲穿孔（软 穿刺）的方式，这使得激光能量在一个很小的区域过于 集中，将非加工区域也烧焦，造成孔的变形，影响加工 质量。我们只需在加工程序中将脉冲穿孔（软穿刺）方 式改为爆破穿孔（普通穿刺）方式就可以解决此问题。 而对于较小功率的激光切割机则恰好相反，在小孔加工 时应采取脉冲穿孔的方式才能取得较好的表面粗糙度。 激光焦点偏移，需要做焦点位置测试，根据焦点的偏移量进行调整。 机床运行时间过长出现的不稳定性，此时需要关机重新起动。 其他常见工艺问题分析4.1 激光切割加工不锈钢和敷铝锌板时，工件有毛刺 产生的分析 以上情况的出现，在解决时首先考虑切 割低碳素钢时 出现毛刺的因素，但不可简单地加快切割速度，因为增加 速度有时会出现板材切割不能穿透的情况，此种情况在加 工敷铝锌板时尤为突出。这时应综合考虑机床的其他因素 加以解决，如喷嘴是否要更换，导轨运动不稳定等。 4.2 激光未完全切割透状态的分析 分析后可以发现下 面的几种情况是产生加工不稳定 的主要情况。 1）激光头喷嘴的选择与加工板厚不匹配。 正确的匹配应该是： 0.8 mm NOZZEL 对应加工 mm以下的低碳素； mmNOZZEL对应加工 mm的低碳素钢； 1.4 mm NOZZEL 对应加工 mm以下的不锈钢。 ）激光切割线速度过快，需要操作控制减小线速度。 激光切割低碳素钢时，工件出现毛刺的解决方法 根据 CO 激光切割的工作和设计原理，得出以下造 成加工件产生毛刺的主要原因：1）激光焦点的上下位置不正确，需要做焦点位置 测试，根据焦点的偏移量进行调整。 2）激光的输出功率不够，需要检查激光发生器的 工作是否正常，如果正常，则观察激光控制按钮的输出 数值是否正确，加以调整。 切割的线速度太慢，需要在操作控制时加大线速度。 切割气体的纯度不够，钢板切割需要提供高质量的切割工作气体。 专题 激光加工 Laser processing 3）另外，还需要特别注意的是，在 L3030 激光切 割机切割 mm以上碳素钢板时需要更换 7.5 焦距的激光镜片。 4.3 切割低碳素钢时出现非正常火花的解决方法 这种情 况会影响零件的切割断面粗糙度加工质量。 此时在其他参数都正常的情况下，应考虑以下情况。 1）激光头喷嘴 NOZZEL 的损耗，应及时更换喷嘴。 在无新喷嘴更换的情况下，应加大切割工作气体压力。 。而如果此零件只对直线边的精度有要求，那我们在编制激光切割程 序时，切割起始点（穿刺点）就要设置在 同样的，如图2，如果此零件外形设计对圆弧有精 度要求，我们在编制激光切割程序时，切割启始点（穿 刺点）就只能设置在 D，而如果此零件只对直线边的精 度有要求，那我们在编制激光切割程序时，切割启始点 2）喷嘴与激光头连接处螺纹松动。此时 应立即暂停切割，检查激光头连接状态，重 新上好螺纹。 4.4 激光切割加工时穿刺点的选择 激光切割 加工时激光束的工作原理是： 在加工过程中，材料经连续激光的照射后在 中心形成一凹坑，然后由与激光束同轴的工作 气流很快将熔融材料去除形成一孔。此孔类 似于线切割的穿线孔，激光束以此孔为加工 起始点进行轮廓切割，通常情况下飞行光路 穿刺点 激光束的走线方向和被加工零件切割轮廓的切线方向垂直。 因此，激光束在开始穿透钢板时到进 入零件 轮廓切割的这一段时间，其切割速度在矢量方向 上将有一个很大的改变，即矢量方向的 90旋转， 由垂直于切割轮廓的切线方向转为与切割轮廓的 切线重合，即与轮廓切线。这样就会 在被加工材料的切割断面上留下比较粗糙的切割 面，这主要是在短时间内，激光束在移动中的矢量 方向变化很快所致。因此我们在用激光切割加工 零件时就要注意这方面的情况。一般，在设计零件 穿刺点 对表面切割断口没有粗糙度要求时，我们可以在激光切割编程时不做手动处理，让控制软件自动产生穿刺点； 但是，当我们的设计对所要加工的零件切割断面有较高 粗糙度要求时，我们就要注意到这个问题，通常我们需 要在编写激光切割程序时对激光束的起始位置做手动调 整，即人工对于穿刺点进行控制。我们需要把激光程序 原来产生的穿刺点移到我们需要的合理位置，以达到我 们对加工零件表面精度的要求。 如图 所示，如果此零件对圆弧有精度要求，我们在编制激光切割程序时，切割起始点（穿刺点）就要设 （穿刺点）就可以选择除了 结束语激光切割钣金件是一项先进的制造加工技术，不仅 可以大大降低研发周期，模具制造成本，而且提高了质 量及生产效率，有利于改善制造行业的技术及设革 新。实际应用中，需要我们在不断地积累经验，不断地 了解和实践，让这项新技术为我们的生产力提高发挥应 有的贡献。EM （收稿日期：2009.01.12） 382009
以上信息由无锡立硕物资有限公司整理编辑，了解更多钢板切割,特厚钢板零割,q345d钢板切割信息请访问http://www.lishuosteel.com