CN106695133A - 钕铁硼磁体的激光切割方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种钕铁硼磁体的激光切割方法,将钕铁硼磁体毛坯切割成钕铁硼磁体片材;因钕铁硼本身固有的物理特性增加了加工的难度,故利用切片机切割薄片,更加容易实现了后续激光切割的可行性,将钕铁硼磁体片材进行超声波清洗后固定至激光切割机的工作位置进行激光切割得到钕铁硼磁体切割件,经除油清洗后,增加了后续切割的安全性,激光切割利用的聚焦的高功率能量,故较高光能强度会引燃油污,发生燃烧或碳化现象,故产品表面的油污很大程度上影响到激光加工的产品质量。本发明能够实现钕铁硼磁体的一次切割,省去了原有的多道工序,并可以提高钕铁硼磁体的切割精度。
Description
技术领域
本发明属于材料切割领域,尤其涉及到一种钕铁硼磁体的激光切割方法。
背景技术
钕铁硼磁体被称为第三代稀土永磁体。钕铁硼问世以来,就以优异的性能、价格比及丰富的资源储备迅速进入工业化社会,并广泛运用于电子、通讯、医疗、航空、环保等高科技领域。21世纪NdFeB永磁材料总产值将占整个永磁材料总产值的40%,并将改变整十永磁材料的格局。
目前,对钕铁硼磁体进行切割主要是采用线切割,加工周期时间长,线切割加工的缺点是表面存在腐蚀层,加工成本高。尤其针对异形产品,现有的方法是线切割、成型磨、切片机,多种设备联合实现,加工线路长,时间长,不仅难以保证尺寸要求,同时生产效率较低。
发明内容
本发明的一个目的是解决至少上述问题,并提供至少后面将说明的优点。
本发明提供了一种钕铁硼磁体的激光切割方法,其包括以下步骤:
步骤一
将钕铁硼磁体毛坯切割成厚度为1mm-3mm的钕铁硼磁体片材;因钕铁硼本身的晶体结构而形成固有的物理特性(硬、脆)增加了加工的难度,故利用切片机切割薄片(1mm左右),更加容易实现了后续激光切割的可行性。
步骤二
将步骤一得到的钕铁硼磁体片材进行超声波清洗后固定至激光切割机的工作位置进行激光切割得到钕铁硼磁体切割件,经除油清洗后的方片,增加了后续切割的安全性,激光切割利用的聚焦的高功率能量,故较高光能强度会引燃油污,发生燃烧或碳化现象,故产品表面的油污很大程度上影响到激光加工的产品质量,而处理干净后的方片,不会有此影响。激光切割利用聚焦的高功率密度的前提下,激光束的能量以及活性气体辅助切割过程所附加的化学反应热能全部被材料吸收,由此引起的激光作用点的温度急剧上升,达到沸点后的的材料开始汽化,并形成孔洞,随着光束与工件的相对运动,最终使材料形成切缝,切缝处的熔渣被一定的辅助气体吹除。
优选的是,所述的钕铁硼磁体的激光切割方法中,所述钕铁硼磁体片材的长为50mm,宽为50mm。
优选的是,所述的钕铁硼磁体的激光切割方法中,所述步骤二中,激光切割时充入氮气。因钕铁硼属于极易氧化的,且表面的氧化层会严重影响磁铁的性能、磁通要求等,故需要在氮气的保护实现产品的加工
优选的是,所述的钕铁硼磁体的激光切割方法中,所述步骤二中,所述超声波清洗包括:
超声化学除油
将所述钕铁硼磁体片材放置于金属清洗剂中进行超声化学除油处理,金属清洗剂的浓度为34g/L,温度为57℃,除油时间为1分钟;
和超声水洗
将经过超声化学除油的钕铁硼磁体片材进行超声水洗处理,超声水洗时间为1.5~2分钟。
优选的是,所述的钕铁硼磁体的激光切割方法中,所述步骤二中,所述钕铁硼磁体片材固定至激光切割机工作位置时,先进行预热处理,预热温度为47℃-53℃,所述预热处理采用预热组件进行,所述预热组件包括:
基板,其上螺旋铺设有电热丝;
恒流电源,其设置在所述电热丝的两端形成一电流回路,并为所述电热丝提供电源;
电压表,其接设在所述电热丝两端,用于检测所述电热丝的电压;
开关,其设置在所述恒流电源与所电热丝之间,用于导通或断开该电流回路;
控制器,其用于接收所述电压表检测到的电热丝的电压值,并根据所述电压值和恒流电源的电流值计算得出当前电热丝的电阻值,并根据当前电热丝的电阻值和其电阻变化率计算出当前温度值,当前温度值高于预热温度时,控制开关断开该电流回路。
优选的是,所述的钕铁硼磁体的激光切割方法中,所述步骤二中,
首先,将所述钕铁硼磁体片材放置在所述基板上;
其次,根据所述钕铁硼磁体片材的尺寸和加工后的尺寸设定其切割线,将所述切割线的轨迹标注在所述钕铁硼磁体片材的上表面。
优选的是,所述的钕铁硼磁体的激光切割方法中,所述步骤二中,
激光的焦点位置位于所述钕铁硼磁体片材厚度方向的中间位置,光斑直径为0.1mm;
激光切割机的喷嘴为收缩扩张型;
激光切割的速度为87mm/min-114mm/min;
激光切割的起始点位于所述钕铁硼磁体片材的边缘轮廓处。
本发明的有益效果:
本发明将钕铁硼磁体毛坯切割成厚度为1mm-3mm的钕铁硼磁体片材;因钕铁硼本身的晶体结构而形成固有的物理特性(硬、脆)增加了加工的难度,故利用切片机切割薄片(1mm左右),更加容易实现了后续激光切割的可行性。
本发明将钕铁硼磁体片材进行超声波清洗后固定至激光切割机的工作位置进行激光切割得到钕铁硼磁体切割件。经除油清洗后,增加了后续切割的安全性,激光切割利用的聚焦的高功率能量,故较高光能强度会引燃油污,发生燃烧或碳化现象,故产品表面的油污很大程度上影响到激光加工的产品质量,而处理干净后的方片,不会有此影响。激光切割利用聚焦的高功率密度的前提下,激光束的能量以及活性气体辅助切割过程所附加的化学反应热能全部被材料吸收,由此引起的激光作用点的温度急剧上升,达到沸点后的的材料开始汽化,并形成孔洞,随着光束与工件的相对运动,最终使材料形成切缝,切缝处的熔渣被一定的辅助气体吹除。
本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现,部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
附图说明
图1为采用本发明提供的钕铁硼磁体的激光切割方法切割钕铁硼磁体的一个实施例的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的详细说明,以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
应当理解,本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不配出一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。
本发明提供了一种钕铁硼磁体的激光切割方法,其包括以下步骤:
步骤一
将钕铁硼磁体毛坯切割成厚度为1mm-3mm的钕铁硼磁体片材;因钕铁硼本身的晶体结构而形成固有的物理特性(硬、脆)增加了加工的难度,故利用切片机切割薄片(1mm左右),更加容易实现了后续激光切割的可行性。
步骤二
将步骤一得到的钕铁硼磁体片材进行超声波清洗后固定至激光切割机的工作位置进行激光切割得到钕铁硼磁体切割件,经除油清洗后的方片,增加了后续切割的安全性,激光切割利用的聚焦的高功率能量,故较高光能强度会引燃油污,发生燃烧或碳化现象,故产品表面的油污很大程度上影响到激光加工的产品质量,而处理干净后的方片,不会有此影响。激光切割利用聚焦的高功率密度的前提下,激光束的能量以及活性气体辅助切割过程所附加的化学反应热能全部被材料吸收,由此引起的激光作用点的温度急剧上升,达到沸点后的的材料开始汽化,并形成孔洞,随着光束与工件的相对运动,最终使材料形成切缝,切缝处的熔渣被一定的辅助气体吹除。
所述的钕铁硼磁体的激光切割方法中,所述钕铁硼磁体片材的长为50mm,宽为50mm。
所述的钕铁硼磁体的激光切割方法中,所述步骤二中,激光切割时充入氮气。因钕铁硼属于极易氧化的,且表面的氧化层会严重影响磁铁的性能、磁通要求等,故需要在氮气的保护实现产品的加工
所述的钕铁硼磁体的激光切割方法中,所述步骤二中,所述超声波清洗包括:
超声化学除油
将所述钕铁硼磁体片材放置于金属清洗剂中进行超声化学除油处理,金属清洗剂的浓度为34g/L,温度为57℃,除油时间为1分钟;
和超声水洗
将经过超声化学除油的钕铁硼磁体片材进行超声水洗处理,超声水洗时间为1.5~2分钟。
所述的钕铁硼磁体的激光切割方法中,所述步骤二中,所述钕铁硼磁体片材固定至激光切割机工作位置时,先进行预热处理,预热温度为47℃-53℃,所述预热处理采用预热组件进行,所述预热组件包括:
基板,其上螺旋铺设有电热丝;
恒流电源,其设置在所述电热丝的两端形成一电流回路,并为所述电热丝提供电源;
电压表,其接设在所述电热丝两端,用于检测所述电热丝的电压;
开关,其设置在所述恒流电源与所电热丝之间,用于导通或断开该电流回路;
控制器,其用于接收所述电压表检测到的电热丝的电压值,并根据所述电压值和恒流电源的电流值计算得出当前电热丝的电阻值,并根据当前电热丝的电阻值和其电阻变化率计算出当前温度值,当前温度值高于预热温度时,控制开关断开该电流回路。
所述的钕铁硼磁体的激光切割方法中,所述步骤二中,
首先,将所述钕铁硼磁体片材放置在所述基板上;
其次,根据所述钕铁硼磁体片材的尺寸和加工后的尺寸设定其切割线,将所述切割线的轨迹标注在所述钕铁硼磁体片材的上表面。
所述的钕铁硼磁体的激光切割方法中,所述步骤二中,
激光的焦点位置位于所述钕铁硼磁体片材厚度方向的中间位置,光斑直径为0.1mm;
激光切割机的喷嘴为收缩扩张型;
激光切割的速度为87mm/min-114mm/min;
激光切割的起始点位于所述钕铁硼磁体片材的边缘轮廓处。
实施例1
采用本发明提供的钕铁硼磁体的激光切割方法对20块尺寸为430mm*420mm*5mm的钕铁硼磁体毛坯进行切割,切割后的钕铁硼磁体切割件的尺寸为20mm*20mm*1mm,共耗时11h,切割过程中无损坏,且切割精度为±0.01mm。
对比例1
采用现有的线切割方法对50块尺寸为430mm*420mm*5mm的钕铁硼磁体毛坯进行切割,切割后的钕铁硼磁体切割件的尺寸为20mm*20mm*1mm,共耗时19h,切割过程中损坏4块,切割精度为±0.03mm。
如图1所示,分别采用本发明提供的激光切割与传统线切割加工方式加工该钕铁硼产品,尺寸对比表:(加工一款内弧形尺寸)
表1 产品外形尺寸
表2 产品内孔尺寸
表3 产品外形尺寸
表4 产品内孔尺寸
如图1所示为本次加工实验验证的图纸尺寸规范,通过比较可以很明显看出来,激光切割的方式更有利,更有优势。通过激光加工方式可以实现外形和内孔的一次成型,不仅效率高,而且精度比传功方式更加有效。
尽管本发明的实施方案已公开如上,但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用,它完全可以被适用于各种适合本发明的领域,对于熟悉本领域的人员而言,可容易地实现另外的修改,因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下,本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。
Claims (7)
1.钕铁硼磁体的激光切割方法,其特征在于,包括以下步骤:
步骤一
将钕铁硼磁体毛坯切割成厚度为1mm-3mm的钕铁硼磁体片材;
步骤二
将步骤一得到的钕铁硼磁体片材进行超声波清洗后固定至激光切割机的工作位置进行激光切割得到钕铁硼磁体切割件。
2.如权利要求1所述的钕铁硼磁体的激光切割方法,其特征在于,所述钕铁硼磁体片材的长为50mm,宽为50mm。
3.如权利要求1所述的钕铁硼磁体的激光切割方法,其特征在于,所述步骤二中,激光切割时充入氮气。
4.如权利要求1所述的钕铁硼磁体的激光切割方法,其特征在于,所述步骤二中,所述超声波清洗包括:
超声化学除油
将所述钕铁硼磁体片材放置于金属清洗剂中进行超声化学除油处理,金属清洗剂的浓度为34g/L,温度为57℃,除油时间为1分钟;
和超声水洗
将经过超声化学除油的钕铁硼磁体片材进行超声水洗处理,超声水洗时间为1.5~2分钟。
5.如权利要求1所述的钕铁硼磁体的激光切割方法,其特征在于,所述步骤二中,所述钕铁硼磁体片材固定至激光切割机工作位置时,先进行预热处理,预热温度为47℃-53℃,所述预热处理采用预热组件进行,所述预热组件包括:
基板,其上螺旋铺设有电热丝;
恒流电源,其设置在所述电热丝的两端形成一电流回路,并为所述电热丝提供电源;
电压表,其接设在所述电热丝两端,用于检测所述电热丝的电压;
开关,其设置在所述恒流电源与所电热丝之间,用于导通或断开该电流回路;
控制器,其用于接收所述电压表检测到的电热丝的电压值,并根据所述电压值和恒流电源的电流值计算得出当前电热丝的电阻值,并根据当前电热丝的电阻值和其电阻变化率计算出当前温度值,当前温度值高于预热温度时,控制开关断开该电流回路。
6.如权利要求5所述的钕铁硼磁体的激光切割方法,其特征在于,所述步骤二中,
首先,将所述钕铁硼磁体片材放置在所述基板上;
其次,根据所述钕铁硼磁体片材的尺寸和加工后的尺寸设定其切割线,将所述切割线的轨迹标注在所述钕铁硼磁体片材的上表面。
7.如权利要求5所述的钕铁硼磁体的激光切割方法,其特征在于,所述步骤二中,
激光的焦点位置位于所述钕铁硼磁体片材厚度方向的中间位置,光斑直径为0.1mm;
激光切割机的喷嘴为收缩扩张型;
激光切割的速度为87mm/min-114mm/min;
激光切割的起始点位于所述钕铁硼磁体片材的边缘轮廓处。
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