CN103008883A - 一种高压水流辅助的激光切割方法及装置 - Google Patents

一种高压水流辅助的激光切割方法及装置 Download PDF

Info

Publication number
CN103008883A
CN103008883A CN2012105926661A CN201210592666A CN103008883A CN 103008883 A CN103008883 A CN 103008883A CN 2012105926661 A CN2012105926661 A CN 2012105926661A CN 201210592666 A CN201210592666 A CN 201210592666A CN 103008883 A CN103008883 A CN 103008883A
Authority
CN
China
Prior art keywords
laser
pressure water
clamping part
cutting
clamped
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN2012105926661A
Other languages
English (en)
Other versions
CN103008883B (zh
Inventor
林学春
赵伟芳
侯玮
于海娟
李晋闽
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Institute of Semiconductors of CAS
Original Assignee
Institute of Semiconductors of CAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Institute of Semiconductors of CAS filed Critical Institute of Semiconductors of CAS
Priority to CN201210592666.1A priority Critical patent/CN103008883B/zh
Publication of CN103008883A publication Critical patent/CN103008883A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN103008883B publication Critical patent/CN103008883B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Laser Beam Processing (AREA)

Abstract

为了保证激光切割质量，更好的辅助将汽化的金属吹走而避免挂渣的形成，本发明提供了一种激光切割方法：将激光束聚焦到工件上，由于受到高功率密度的激光光斑照射，被激光光斑照射的工件瞬间汽化，配合辅助切割高压水流将汽化的金属吹走，从而实现工件的切割，利用此种切割方法适合多种金属的切割，并且能很好的避免挂渣的形成，能得到光滑的切割面；本发明还提出了相应地用于实现所述激光切割方法的装置。

Description

一种高压水流辅助的激光切割方法及装置
技术领域
本发明涉及激光切割领域，具体涉及一种高压水流辅助的激光切割方法及装置。
背景技术
激光切割是由激光器所发出的水平激光束经45°全反射镜变为垂直向下的激光束，后经透镜聚焦，在焦点处聚成一极小的光斑，在光斑处会焦的激光功率密度高达10^6～10^9W/cm^2。处于其焦点处的工件受到高功率密度的激光光斑照射，会产生10000℃以上的局部高温，使工件瞬间汽化，再配合辅助切割气体将汽化的金属吹走，从而将工件切穿成一个很小的孔，随着数控机床的移动，无数个小孔连接起来就成了要切的外形。由于激光切割的频率非常高，所以每个小孔连接处非常光滑，切割出来的产品光洁度很高。其中，辅助切割气体是对于激光切割来说是非常重要的工艺参数，切割不同的金属材料选用相应的切割辅助气体才能取得好的切割质量：
1)结构钢：该材料用氧气切割时会得到较好的结果。当用氧气作为加工气体时，切割边缘会轻微氧化。对于厚度达4mm的板材，可以用氮气作为加工气体进行高压切割。这种情况下，切割边缘不会被氧化。厚度在10mm以上的板材，对激光器使用特殊极板并且在加工中给工件表面涂油可以得到较好的效果。
2)不锈钢：切割不锈钢需要：使用氧气，在边缘氧化不要紧的情况下；使用氮气以得到无氧化无毛刺的边缘，就不需要再作处理了。在板材表面涂层油膜会得到更好的穿孔效果，而不降低加工质量。
3)铝：尽管有高反射率和热传导性，厚度6mm以下的铝材可以切割，这取决于合金类型和激光器能力。当用氧切割时，切割表面粗糙而坚硬。用氮气时，切割表面平滑。纯铝因为其高纯非常难切割，只有在系统上安装有“反射吸收”装置的时候才能切割铝材。否则反射会毁坏光学组件。
4)钛：钛板材用氩气和氮气作为加工气体来切割。
5)铜和黄铜：两种材料都具有高反射率和非常好的热传导性。厚度1mm以下的黄铜可以用氮气切割；厚度2mm以下的铜可以切割，加工气体必须用氧气。只有在系统上安装有“反射吸收”装置的时候才能切割铜和黄铜。否则反射会毁坏光学组件。
在激光切割时，由于气流的压力的原因，容易形成挂渣等不利问题而影响切割质量，并且该领域的技术人员已经形成了利用气体来辅助将汽化的金属吹走的思维定式，这制约了激光切割的进一步的发展。如果能够更好的辅助将汽化的金属吹走而避免挂渣的形成并提高切割质量，是目前亟待解决的技术问题。
发明内容
本发明为解决上述问题，保证激光切割质量，更好的辅助将汽化的金属吹走而避免挂渣的形成，而提出了一种高压水流辅助的激光切割方法，其包括：将激光束聚焦到切割工件上，被激光光斑照射的加工工件上相应部位汽化后，使用切割高压水流将汽化后的加工工件上相应部位处的材料吹走，从而完成对切割工件的切割。
本发明还提出了一种实现上述方法的辅助激光切割装置，其包括：
夹持装置，其用于夹持激光头，使得激光头对准切割工件；
高压水管，其用于喷射高压水流。
其中，所述夹持装置包括横向夹持连接部，所述横向夹持连接部包括上夹持部，下夹持部；上夹持部同下夹持部结构相同，均包括左连接端、中半圆弧段、右连接端；左连接端和右连接端上均具有螺钉孔，上夹持部和下夹持部扣合并通过左连接端和右连接端的螺钉孔由螺钉螺母固定，激光头被上夹持部和下夹持部的中半圆弧段构成的圆形结构夹紧。
其中，所述夹持装置还包括纵向夹持连接部，所述高压水管连接于纵向夹持连接部的下端，且所述纵向夹持连接部上具有纵向滑槽；其中所述横向夹持连接部的所述右连接端上具有横向滑槽，所述横向滑槽和纵向滑槽滑动配合，使得所述纵向夹持连接部带动高压水管在水平方向和竖直方向移动。
其中，所述高压水管由管身和管头构成，所述管身为一中空铜管，所述管头的上端同所述管身可拆卸连接；管头上端的内径同管身的内径相等，管头的下端开口为一窄缝，所述窄缝的长度大于管身的内径，窄缝的缝宽小于激光切割割缝的缝宽；通过调整所述高压水管的角度使得所述管头的下端同所述切割工件上表面保持平行；并使得所述窄缝同激光切割缝对准。
其中，所述管头的上端同所述管身螺纹连接，连接后并用密封胶密封。
其中，所述管头由紫铜整体铸造而成。
其中，所述切割工件为不锈钢工件。
本发明提出的激光切割方法及辅助切割装置适合多种金属的切割，并且能很好的避免挂渣的形成，能得到光滑的切割面。
附图说明
图1是本发明中辅助激光切割系统一优选实施例的示意图；
图2是本发明中夹持装置的一优选实施例的示意图；
图3是图1中管头的放大视图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。
为了保证激光切割质量，更好的辅助将汽化的金属吹走而避免挂渣的形成，本发明提出了一种激光切割方法：将激光束聚焦到金属工件上，由于受到高功率密度的激光光斑照射，被激光光斑照射的金属工件瞬间汽化，配合辅助切割高压水流将汽化的金属吹走，从而实现工件的切割，利用此种切割方法适合多种金属的切割，并且能很好的避免挂渣的形成，能得到光滑的切割面。
如图1所示，本发明还提出了一种实现上述激光切割工艺的辅助激光切割系统，所述辅助激光切割系统包括夹持装置、高压水管6；所述夹持装置包括横向夹持连接部8、纵向夹持连接部9；所述横向夹持连接部包括上夹持部，下夹持部；上夹持部同下夹持部结构相同，如图2所示，均包括左连接端17、中半圆弧段15、右连接端16；左连接端17和右连接端16上均具有螺钉孔，上夹持部和下夹持部扣合并通过左连接端17和右连接端16的螺钉孔由螺钉螺母10固定，激光头4被上夹持部和下夹持部的中半圆弧段15构成的圆形结构夹紧；所述上下夹持部的所述右连接端16上具有横向滑槽11，所述纵向夹持连接部9上具有纵向滑槽12，高压水管6连接于纵向夹持连接部9的下端，所述高压水管6的角度能调整，通过所述横向滑槽11与所述纵向滑槽12通过螺钉枢接，并可以相互滑动配合，所述纵向夹持连接部9能带动高压水管在水平方向和竖直方向移动；所述高压水管由管身13和管头7构成，管身为一中空铜管，管头的上端同所述管身可拆卸连接，管头上端的内径同管身的内径相等，管头的下端开口为一窄缝，如图3所示，所述窄缝的长度大于管身的内径，窄缝的缝宽小于激光切割割缝的缝宽；通过调整所述高压水管的角度使得所述下端部同放置于加工平台1上的加工工件2的上表面保持平行；并使得所述窄缝同激光切割缝对准。
将激光束3聚焦到加工工件2上，由于受到高功率密度的激光光斑照射，被激光光斑照射的工件瞬间汽化，利用上述辅助激光切割系统配合辅助切割高压水流将汽化的金属吹走，从而实现工件的切割，利用此种切割方法适合多种金属的切割，并且能很好的避免挂渣的形成，能得到光滑的切割面。
其中，所述管头的上端同所述管身螺纹连接，连接后并用密封胶密封，所述管头由紫铜整体铸造而成；所述加工工件可以为不锈钢工件，所述激光束为氦氖激光束。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种高压水流辅助的激光切割方法，其包括：将激光束聚焦到切割工件上，被激光光斑照射的加工工件相应部位汽化后，使用切割高压水流将汽化后的加工工件上相应部位处的材料吹走，从而完成对切割工件的切割。
2.一种实现如权利要求1所述的激光切割方法的辅助激光切割装置，其包括：
夹持装置，其用于夹持激光头，使得激光头对准切割工件；
高压水管，其用于喷射高压水流。
3.如权利要求2所述的装置，其特征在于，所述夹持装置包括横向夹持连接部，所述横向夹持连接部包括上夹持部、下夹持部；上夹持部同下夹持部结构相同，均包括左连接端、中半圆弧段、右连接端；左连接端和右连接端上均具有螺钉孔，上夹持部和下夹持部扣合并由通过左连接端和右连接端的螺钉孔的螺钉螺母固定，激光头被上夹持部和下夹持部的中半圆弧段构成的圆形结构夹紧。
4.如权利要求3所述的装置，其特征在于，所述夹持装置还包括纵向夹持连接部，所述高压水管连接于纵向夹持连接部的下端，且所述纵向夹持连接部上具有纵向滑槽；其中所述横向夹持连接部的所述上下夹持部的所述右连接端上具有横向滑槽，所述横向滑槽和所述纵向滑槽滑动配合，使得所述纵向夹持连接部带动高压水管在水平方向和竖直方向移动。
5.如权利要求2所述的装置，其特征在于，所述高压水管由管身和管头构成，所述管身为一中空铜管，所述管头的上端同所述管身可拆卸连接；管头上端的内径同管身的内径相等，管头的下端开口为一窄缝，所述窄缝的长度大于管身的内径，窄缝的缝宽小于激光切割割缝的缝宽；切割时，通过调整所述高压水管的角度使得所述管头的下端同所述切割工件上表面保持平行，并使得所述窄缝同激光切割缝对准。
6.如权利要求5所述的装置，其特征在于，所述管头的上端同所述管身螺纹连接，连接后并用密封胶密封。
7.如权利要求2所述的装置，其特征在于：所述管头由紫铜整体铸造而成。
8.如权利要求2所述的装置，其特征在于：所述切割工件为不锈钢工件。
9.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述激光束为氦氖激光束。
CN201210592666.1A 2012-12-31 2012-12-31 一种高压水流辅助的激光切割装置 Active CN103008883B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201210592666.1A CN103008883B (zh) 2012-12-31 2012-12-31 一种高压水流辅助的激光切割装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201210592666.1A CN103008883B (zh) 2012-12-31 2012-12-31 一种高压水流辅助的激光切割装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN103008883A true CN103008883A (zh) 2013-04-03
CN103008883B CN103008883B (zh) 2015-06-24

Family

ID=47958289

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201210592666.1A Active CN103008883B (zh) 2012-12-31 2012-12-31 一种高压水流辅助的激光切割装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN103008883B (zh)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103203542A (zh) * 2013-04-25 2013-07-17 北京信息科技大学 一种钛合金的激光切割工艺及辅助激光切割系统
CN103358027A (zh) * 2013-07-16 2013-10-23 桂林电子科技大学 水射流和气流复合辅助激光加工的方法和系统
CN103612016A (zh) * 2013-11-14 2014-03-05 中国科学院半导体研究所 高压水流辅助的激光切割熔渣的装置
CN114749806A (zh) * 2022-04-28 2022-07-15 中国人民解放军空军工程大学 一种在带热障涂层涡轮叶片上制备冷却膜孔的方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0474557A1 (fr) * 1990-09-07 1992-03-11 Commissariat A L'energie Atomique Laser utilisé pour des usinages de pièces mécaniques
JPH05131286A (ja) * 1991-11-11 1993-05-28 Ohbayashi Corp レーザービームによる厚板の溶断方法
ES2154074T3 (es) * 1998-10-22 2001-03-16 Soudure Autogene Francaise Procedimiento e instalacion automatica de marcado por chorro de plasma, especialmente de metales.
CN1765562A (zh) * 2005-11-25 2006-05-03 北京工业大学 一种基于激光粉末填充焊接的旁轴送粉装置及送粉方法
CN102423875A (zh) * 2011-08-24 2012-04-25 上海交通大学 基于激光辅助加热的超高压水射流板材渐进加工喷头及其应用
CN102513708A (zh) * 2011-11-25 2012-06-27 湖南大学 主动式短波长激光焊接小孔监测及焊缝跟踪集成装置

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0474557A1 (fr) * 1990-09-07 1992-03-11 Commissariat A L'energie Atomique Laser utilisé pour des usinages de pièces mécaniques
JPH05131286A (ja) * 1991-11-11 1993-05-28 Ohbayashi Corp レーザービームによる厚板の溶断方法
ES2154074T3 (es) * 1998-10-22 2001-03-16 Soudure Autogene Francaise Procedimiento e instalacion automatica de marcado por chorro de plasma, especialmente de metales.
CN1765562A (zh) * 2005-11-25 2006-05-03 北京工业大学 一种基于激光粉末填充焊接的旁轴送粉装置及送粉方法
CN102423875A (zh) * 2011-08-24 2012-04-25 上海交通大学 基于激光辅助加热的超高压水射流板材渐进加工喷头及其应用
CN102513708A (zh) * 2011-11-25 2012-06-27 湖南大学 主动式短波长激光焊接小孔监测及焊缝跟踪集成装置

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103203542A (zh) * 2013-04-25 2013-07-17 北京信息科技大学 一种钛合金的激光切割工艺及辅助激光切割系统
CN103358027A (zh) * 2013-07-16 2013-10-23 桂林电子科技大学 水射流和气流复合辅助激光加工的方法和系统
CN103612016A (zh) * 2013-11-14 2014-03-05 中国科学院半导体研究所 高压水流辅助的激光切割熔渣的装置
CN114749806A (zh) * 2022-04-28 2022-07-15 中国人民解放军空军工程大学 一种在带热障涂层涡轮叶片上制备冷却膜孔的方法
CN114749806B (zh) * 2022-04-28 2023-09-22 中国人民解放军空军工程大学 一种在带热障涂层涡轮叶片上制备冷却膜孔的方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN103008883B (zh) 2015-06-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107052580B (zh) 一种激光复合焊接出射装置
CN104400226B (zh) 一种双面激光-tig电弧复合焊接方法
JP2010201507A (ja) タングステン−不活性ガス溶接法によって２つの金属部分を結合するための方法ならびに該方法を実施するための装置
US20080116175A1 (en) Laser welding process with improved penetration
CN105880833B (zh) 一种核主泵屏蔽套的激光填丝焊接方法
CN103008883A (zh) 一种高压水流辅助的激光切割方法及装置
CN102161134A (zh) 变极性方波钨极氩弧和激光复合焊接方法
CN104999176B (zh) 刃口的加工方法
CN109048090A (zh) 一种不等厚板双光束激光拼焊方法
CN208644390U (zh) 一种随带激光清洗功能的激光-电弧多用焊接装备
CN101992354A (zh) 微束等离子弧和激光复合焊接方法
CN103831541A (zh) 高强钢对接接头激光-mig电弧复合焊接方法
CN102091872A (zh) 适用于镁/钢、镁/钛的激光偏移焊接方法
CN103433630B (zh) 一种脉动送丝激光-电弧复合点焊方法
CN103203542A (zh) 一种钛合金的激光切割工艺及辅助激光切割系统
CN105798462A (zh) 一种利用激光-mag复合热源的焊接方法
CN104999181A (zh) 一种激光-InFocus电弧双焦点复合焊接方法
CN108817660A (zh) 铜铝焊接的激光焊接方法
CN106141437A (zh) 一种激光与双等离子弧复合焊接装置
CN107999959A (zh) 一种手持激光焊接设备及其焊接方法
CN106181031B (zh) 一种铝合金激光焊接方法
CN105171242A (zh) 一种激光-InFocus电弧双面对称复合焊接方法
CN114633022A (zh) 一种紫铜材料双光束复合激光焊接装置及方法
CN102848086A (zh) 提高超高强度钢激光-电弧复合焊接头强度韧性的方法
CN103978288B (zh) 一种串联tig-mig焊接的方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant