CN104625429A - 一种对金属厚板的激光切割工艺 - Google Patents

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Abstract

一种对金属厚板的激光切割工艺，属于激光切割工艺。激光切割的工艺步骤：A.使用大功率光纤激光对金属厚板进行负离焦能量穿孔，增大辅助气体压力，延长激光穿孔时间；B.完成穿孔后，将光纤激光调整为正焦距，功率调低至适用功率；C.移动激光切割头，实现光纤激光对金属厚板的切割。优点：(1)解决了光纤激光难以切割超过20mm金属板材的问题。(2)在切割金属厚板领域，可替代二氧化碳激光切割工艺。(3)本发明工艺只在穿孔使用大功率光纤激光，在切割时使用的是适用功率，既切割了金属厚板材，又节约使用能量。

Description

一种对金属厚板的激光切割工艺
技术领域
本发明涉及一种激光切割工艺，特别是一种对金属厚板的激光切割工艺。
背景技术
光纤激光切割机是利用光纤激光发生器作为光源的激光切割机。光纤激光切割的原理是输出高能量密度的激光束，并聚集在工件表面上，使工件上被超细焦点光斑照射的区域瞬间熔化和气化，在辅助气体的作用下，熔融物被吹除，形成小孔，使激光和辅助气体能够完全穿过加工工件，然后通过数控机械系统移动光斑照射位置，熔融物不断被吹除，在工件表面形成切缝，实现自动切割。
目前，500w的光纤激光切割机能够切割10mm以下的碳钢板材，1500-2000w的光纤激光切割机能够切割15mm以下的碳钢板材，超过15mm的碳钢板材则需要3000w以上的光纤激光切割机，6000w的光纤激光切割机也只能切割20mm的碳钢板材，因此20mm的碳钢板材便是目前光纤激光切割的极限。
光纤激光切割机难以切割20mm以上的金碳钢板材的主要原因是，难以在超过20mm的碳钢板材上完成一次穿孔，无法穿孔便不能达到切割的目的。在光纤激光聚集在工件表面上，光斑照射的区域熔化和气化后，工件过厚导致熔融物无法被顺利吹除是难以一次穿孔的主要原因。由于高功率光纤激光发生器成本高，在达到光纤激光切割机的高效切割效率的同时突破光纤激光切割的板材厚度限制是目前光纤激光切割机研究中急待解决的问题。
发明内容
本发明的目的是要提供一种对金属厚板的激光切割工艺，解决现有激光切割机难以切割20mm以上的金碳钢板材的问题。
本发明的目的是这样实现的：该激光切割工艺，包括以下步骤：
A.使用4500w-6000w大功率光纤激光对金属厚板进行负离焦能量穿孔，增大辅助气体压力1.2～1.6mPa，延长激光穿孔时间0.03～0.05秒；
B.完成穿孔后，将光纤激光调整为正焦距，功率调低至适用功率2000～4000W；
C.移动激光切割头，实现光纤激光对金属厚板的切割。
有益效果，由于采用了上述方案，用光纤激光对超过20mm金属板材的厚板进行切割，在高功率光纤激光负离焦能量下，能够顺利达到对超过20mm金属板材一次穿孔，在打孔成功后只需使用低功率光纤激光能量完成对超过20mm金属板材的切割。解决了现有激光切割机难以切割20mm以上的金碳钢板材的问题，达到了本发明的目的。在顺利切割20mm金属板材的厚板的同时，只在穿孔阶段延长了穿孔时间，切割时是按照原工艺切割的，并没有由于工艺的改变而降低光纤激光切割的效率。在工艺设计时充分考虑了光纤激光发生器的使用效率，只在穿孔时使用高功率，切割时使用适用功率，充分保证了光纤激光发生器的有效利用。
优点：
(1)解决了光纤激光难以切割超过20mm金属板材的问题。
(2)在切割金属厚板领域，可替代二氧化碳激光切割工艺。
(3)本发明工艺只在穿孔使用大功率光纤激光，在切割时使用的是适用功率，达到了既可切割金属厚板材，又节约用能的目的。
具体实施方式
实施例1：对金属厚板光纤激光切割工艺的具体步骤如下：
A.使用大功率光纤激光对金属厚板进行负离焦能量穿孔，增大辅助气体压力，延长激光穿孔时间；
以6000w的光纤激光对20mm的不锈钢板材进行负离焦能量聚集，光斑直径为0.05mm，辅助气体压力为1.6mPa，0.05秒内不锈钢材料完全气化并完成完全穿孔。
B.完成穿孔后，将光纤激光调整为正焦距，功率调低至适用功率；
将光纤激光功率调至4000w，调整激光焦距为正焦距，光斑直径为0.03mm。
C.移动激光切割头，实现光纤激光对金属厚板的切割。
通过数控机械系统移动光斑照射位置而实现自动切割。
上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而这些属于本发明的精神所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。
实施例2：
A.使用大功率光纤激光对金属厚板进行负离焦能量穿孔，增大辅助气体压力，延长激光穿孔时间；
以5000w的光纤激光对20mm的碳钢板材进行负离焦能量聚集，光斑直径为0.05mm，辅助气体压力为1.4mPa，0.04秒内不锈钢材料完全气化并完成完全穿孔。
B.完成穿孔后，将光纤激光调整为正焦距，功率调低至适用功率；
将光纤激光功率调至2500w，调整激光焦距为正焦距，光斑直径为0.03mm。
C.移动激光切割头，实现光纤激光对金属厚板的切割。
通过数控机械系统移动光斑照射位置而实现自动切割。
实施例3：
A.使用大功率光纤激光对金属厚板进行负离焦能量穿孔，增大辅助气体压力，延长激光穿孔时间；
以4500w的光纤激光对20mm的铝板进行负离焦能量聚集，光斑直径为0.05mm，辅助气体压力为1.2mPa，0.03秒内不锈钢材料完全气化并完成完全穿孔。
B.完成穿孔后，将光纤激光调整为正焦距，功率调低至适用功率；
将光纤激光功率调至2000w，调整激光焦距为正焦距，光斑直径为0.03mm。
C.移动激光切割头，实现光纤激光对金属厚板的切割。
通过数控机械系统移动光斑照射位置而实现自动切割。

Claims (1)

1.一种对金属厚板的激光切割工艺，其特征是：该激光切割工艺，包括以下步骤：
A. 使用4500w-6000w大功率光纤激光对金属厚板进行负离焦能量穿孔，增大辅助气体压力1.2～1.6mPa，延长激光穿孔时间0.03～0.05秒；
B.完成穿孔后，将光纤激光调整为正焦距，功率调低至适用功率2000～4000W；
C.移动激光切割头，实现光纤激光对金属厚板的切割。
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