CN110293324B - 一种电磁场辅助激光切割方法 - Google Patents
一种电磁场辅助激光切割方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN110293324B CN110293324B CN201910688113.8A CN201910688113A CN110293324B CN 110293324 B CN110293324 B CN 110293324B CN 201910688113 A CN201910688113 A CN 201910688113A CN 110293324 B CN110293324 B CN 110293324B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- cutting
- corner
- laser cutting
- laser
- electromagnetic field
- 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.)
- Active
Links
- 238000003698 laser cutting Methods 0.000 title claims abstract description 52
- 230000005672 electromagnetic field Effects 0.000 title claims abstract description 28
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 27
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 claims abstract description 83
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 13
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 claims abstract description 12
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 33
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 12
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 6
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 description 4
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 4
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 4
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 3
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 2
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 1
- 239000001307 helium Substances 0.000 description 1
- 229910052734 helium Inorganic materials 0.000 description 1
- SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N helium atom Chemical compound [He] SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
- B23K26/12—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring in a special atmosphere, e.g. in an enclosure
- B23K26/123—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring in a special atmosphere, e.g. in an enclosure in an atmosphere of particular gases
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
- B23K26/36—Removing material
- B23K26/38—Removing material by boring or cutting
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
- B23K26/70—Auxiliary operations or equipment
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Laser Beam Processing (AREA)
Abstract
本发明涉及一种电磁场辅助激光切割方法，其特征在于：步骤1：将电磁线圈固定在激光切割头上，可随激光切割头移动；步骤2：将气体加热装置布置在切割辅助气体气路中；步骤3：将底部保护气体装置置于待切割工件拐角处下方；步骤4：在激光切割轨迹中定义拐角切割引入段和引出段；步骤5：启动激光切割系统，当激光束移动到拐角切割引入段起始点时，打开切割辅助气体加热装置，启动电磁场，开始拐角区域切割；步骤6：激光束移动到拐角切割引出段终止点时，关闭切割辅助气体加热装置，关闭电磁场，结束拐角区域切割；步骤7：达到切割末端点时，关闭激光发生器，关闭切割辅助气体开关，完成切割过程。相对于现有技术，本发明具有良好的切割效果。
Description
技术领域
本发明涉及一种激光切割方法，尤其涉及一种激光切割厚板拐角处的方法。
背景技术
目前，激光切割技术已大规模在钣金加工、冶金设备、工程机械、精密配件、工艺礼品、家用电器等诸多领域应用。目前传统的激光切割金属主要采用的是利用切割头内的光学系统汇聚到材料表面使其融化，并通过提供辅助气体吹除融化材料来实现切割。但在利用光纤激光切割厚不锈钢板的时候，在拐角处激光能量在密集积累，容易造成拐角处“逆喷”现象，导致切割无法进行。
在2015年5月13日公开的，公开号为“CN 104607805 A”，发明名称为“一种拐角处激光焊接方法”的发明专利公开了一种拐角处激光切割方法，当激光切割轨迹到达拐角区域，预设切割功率和切割速度输出百分比，通过控制指令写入控制系统，调节切割功率和切割速度，完成切割，结束控制指令，切割恢复到正常切割状态，但是该技术方案还存在问题：为了缓解切割区表面温度，通过增加辅助气体对其进行冷却。
在2016年8月10日公开的，公开号为“CN 105834595 A”，发明名称为“一种尖角激光切割方法”的发明专利公开了一种尖角激光切割方法，该激光切割方法通过调整切割功率为250 W，汇集切割头内激光光束到金属材料表面，并吹3 MPa的辅助气体，且在金属材料下表面提供小于大气压力的负压，按照800 mm/min的速度移动切割头；再提升激光切割机功率为500 W，且在金属材料下表面提供小于大气压力的负压，按照1500 mm/min的速度移动切割头，该本发明能有效切割出良好的尖角，该技术方案仍存在问题：切割过程中温度过高，在实际应用中难以散去。
在2019年1月4日公开的，公开号为“CN 109128502 A”，发明名称为“一种旋转电-磁场同步辅助激光焊接的装置”的发明专利公开了一种旋转电-磁场同步辅助激光焊接的装置，本发明可实现旋转磁场及恒定电场简便、快速以及强度大小的连续调节，并保证了电、磁场随焊接激光束的同步运动，再通过设置合理的功率、焦距、离焦量、氦保护气体流量等激光工艺参数，从而提高了激光焊接焊缝成形质量。
发明内容
本发明的目的是解决激光切割厚板拐角处出现熔融金属向上发生“逆喷”现象，致使切割无法继续进行的问题。
本发明的技术方案是提供一种电磁场辅助激光切割方法，其特征在于：
步骤1：将电磁线圈固定在激光切割头上，可随激光切割头移动。
步骤2：将气体加热装置布置在切割辅助气体气路中。
步骤3：将底部保护气体装置置于待切割工件拐角处下方。
步骤4：在激光切割轨迹中定义拐角切割引入段和引出段。
步骤5：启动激光切割系统，开启切割辅助气体，激光束垂直辐照待切割工件表面，实现厚板激光切割。
步骤6：当激光束移动到拐角切割引入段起始点时，打开切割辅助气体加热装置，启动电磁场电源，开始拐角区域切割。
步骤7：当激光束移动到拐角切割引出段终止点时，关闭切割辅助气体加热装置，关闭电磁场电源，结束拐角区域切割。
步骤8：达到切割末端点时，关闭激光发生器，关闭切割辅助气体，完成切割过程。
进一步地，在步骤2中，切割辅助气体选择氮气，纯度为99.999 %。
进一步地，在步骤3中，待切割工件为不锈钢板。
进一步地，待切割工件厚度为15 ~30 mm。
进一步地，在步骤3中，待切割工件拐角形式为圆弧或直线拐角。
进一步地，在步骤3中，底部保护气体装置内部深度Δ为10~100 mm。
进一步地，底部保护气体为氩气。
进一步地，底部保护气体装置与待切割工件底部紧密贴合。
进一步地，在步骤4中，拐角切割引入段为距离拐角起始点的一段直线切割区。
进一步地，在步骤4中，拐角切割引入段长度d1为10~30 mm。
进一步地，在步骤4中，拐角切割引出段为拐角终止点开始的一段直线切割区。
进一步地，在步骤4中，拐角切割引出段长度d2为10~20 mm。
进一步地，在步骤5中，切割辅助气体压力为1.5~3 MPa。
进一步地，在步骤6中，启动电磁场电源，电磁线圈产生的电磁场大小为0.1~5 T。
本发明的有益效果是：
1）在本发明中，通过在激光切割过程中加入电磁场，可以对激光切割熔融金属提供一个向下的较大的外力——洛伦兹力，如此激光切割区域熔融金属向下流动更加顺畅，同时采用加热的切割辅助气体和底部保护气体改善切割区域熔融金属的表面张力，如此厚板拐角处切割区域熔融金属流动得到有效控制实现有序流动，从而大大改善激光切割厚板拐角处切割效果，避免了熔融金属“逆喷”现象。
2）在本发明中，通过在底部保护气体装置中通入适量的活性气体，可以灵活调节切割区域熔融金属的表面张力，促进熔融金属的有序流动。
3）在本发明中，通过在待切割工件上下表面同时布置气体装置，有效抑制了激光切割过程中等离子体的形成，避免了由于等离子体的形成而吸收激光能量最终导致熔融金属“逆喷”的问题。
附图说明
图1是厚板拐角处切割区域示意图。
图2是厚板拐角处常规激光切割过程示意图。
图3是本发明所述厚板拐角处激光切割过程示意图。
图4是底部保护气体装置剖面图。
其中：1、激光切割头，2、激光束，3、同轴保护气体，4、割缝，5、熔池，6、母材，7、逆喷熔融金属，8、等离子体，9、底部保护气体装置，10、电磁线圈，11、洛伦兹力，12、切割辅助气体加热装置，13、拐角切割引入段起始点，14、拐角起始点，15、拐角终止点，16、拐角切割引出段终止点。
具体实施方式
以下结合附图1~4以及具体实施例来对本发明的技术方案进行详细说明。
如图1~4所示，本发明实施例中，一种电磁场辅助激光切割方法包括如下步骤。
步骤1：将电磁线圈10固定在激光切割头1上，可随激光切割头1移动。
本实施例中，电磁线圈10启动时产生的电磁场大小为0.1~5 T。
步骤2：将气体加热装置12布置在切割辅助气体气路中。
本实施例中，切割辅助气体选择氮气，纯度为99.999 %。
步骤3：将底部保护气体装置9置于待切割工件拐角处下方。
本实施例中，待切割工件为不锈钢板，厚度为15 ~30 mm。
如图1所示，本实施例中，待切割工件拐角形式为圆弧或直线拐角。
如图4所示，本实施例中，底部保护气体装置9内部深度Δ为10~100 mm。
步骤4：在激光切割轨迹中定义拐角切割引入段和引出段。
如图1所示，本实施例中，拐角切割引入段为距离拐角起始点13的一段直线切割区，拐角切割引入段长度d1为10~30 mm。
如图1所示，本实施例中，拐角切割引出段为拐角终止点16开始的一段直线切割区，拐角切割引出段长度d2为10~20 mm。
步骤5：启动激光切割系统，当激光束2移动到拐角切割引入段起始点13时，打开切割辅助气体加热装置12，启动电磁场电源，开始拐角区域切割。
步骤6：当激光束2移动到拐角切割引出段终止点16时，关闭切割辅助气体加热装置12，关闭电磁场电源，结束拐角区域切割。
步骤7：达到切割末端点时，关闭激光发生器，关闭切割辅助气体开关，完成切割过程。
上述实施例为本发明的实施方式之一，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制。其它任何未背离本发明精神实质及原理所做的改变、修饰、替代、组合、简化，均应视为等效置换方式，包含在本发明保护范围之内。
Claims (7)
1.一种电磁场辅助激光切割方法，其特征在于包括如下步骤：
步骤1：将电磁线圈（10）固定在激光切割头（1）上，可随激光切割头（1）移动；
步骤2：将切割辅助气体加热装置（12）布置在切割辅助气体气路中；
步骤3：将底部保护气体装置（9）置于待切割工件拐角处下方；
步骤4：在激光切割轨迹中定义拐角切割引入段和拐角切割引出段；
步骤5：启动激光切割系统，当激光束（2）移动到拐角切割引入段起始点（13）时，打开切割辅助气体加热装置（12），启动电磁场电源，开始拐角区域切割；
步骤6：当激光束（2）移动到拐角切割引出段终止点（16）时，关闭切割辅助气体加热装置（12），关闭电磁场电源，结束拐角区域切割；
步骤7：达到切割末端点时，关闭激光发生器，关闭切割辅助气体开关，完成切割过程。
2.根据权利要求1所述的电磁场辅助激光切割方法，其特征在于：步骤1中，激光切割系统中，电磁线圈（10）产生的电磁场大小为0.1~5 T。
3.根据权利要求1所述的电磁场辅助激光切割方法，其特征在于：步骤3中，激光切割系统中，底部保护气体装置（9）内部深度Δ为10~100 mm。
4.根据权利要求1所述的电磁场辅助激光切割方法，其特征在于：步骤3中，激光切割系统中，待切割工件拐角形式为圆弧或直线拐角。
5.根据权利要求1所述的电磁场辅助激光切割方法，其特征在于：步骤3中，激光切割系统中，底部保护气体装置（9）与待切割工件底部紧密贴合。
6.根据权利要求1所述的电磁场辅助激光切割方法，其特征在于：步骤4中，激光切割系统中，激光切割轨迹中拐角切割引入段长度d1为10~30 mm。
7.根据权利要求1所述的电磁场辅助激光切割方法，其特征在于：步骤4中，激光切割系统中，激光切割轨迹中拐角切割引出段长度d2为10~20 mm。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910688113.8A CN110293324B (zh) | 2019-07-29 | 2019-07-29 | 一种电磁场辅助激光切割方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910688113.8A CN110293324B (zh) | 2019-07-29 | 2019-07-29 | 一种电磁场辅助激光切割方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN110293324A CN110293324A (zh) | 2019-10-01 |
| CN110293324B true CN110293324B (zh) | 2020-10-30 |
Family
ID=68032077
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201910688113.8A Active CN110293324B (zh) | 2019-07-29 | 2019-07-29 | 一种电磁场辅助激光切割方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN110293324B (zh) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112719498B (zh) * | 2020-12-30 | 2022-06-10 | 长沙理工大学 | 一种单层钎焊金刚石工具的制备方法与系统 |
| CN112719497A (zh) * | 2020-12-30 | 2021-04-30 | 长沙理工大学 | 一种激光钎焊大颗粒金刚石磨粒的制备方法与系统 |
Citations (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61123493A (ja) * | 1984-11-20 | 1986-06-11 | Mitsubishi Electric Corp | レ−ザ加工装置 |
| WO1990014195A1 (en) * | 1989-05-17 | 1990-11-29 | Fanuc Ltd | Cut-machining method by laser beam |
| GB2264887A (en) * | 1992-03-07 | 1993-09-15 | British Aerospace | A material processing apparatus |
| CN1621192A (zh) * | 2004-12-23 | 2005-06-01 | 北京工业大学 | 一种磁场辅助激光焊接装置 |
| DE102008037345A1 (de) * | 2008-08-12 | 2010-02-25 | Andreas Trautmann | Gasdüse mit Schutzglaseinheit und Verfahren zum Schweißen/Schneiden eines Werkstücks |
| CN103658998A (zh) * | 2013-12-05 | 2014-03-26 | 深圳市大族激光科技股份有限公司 | 一种激光切割转角的方法及系统 |
| CN104043905A (zh) * | 2014-06-09 | 2014-09-17 | 江苏大学 | 一种旋转电磁场辅助激光打孔的装置 |
| CN104607805A (zh) * | 2015-01-12 | 2015-05-13 | 飞虎激光科技有限公司 | 一种拐角处激光切割方法 |
| CN105057887A (zh) * | 2015-08-17 | 2015-11-18 | 华南师范大学 | 一种电磁力辅助脉冲激光焊接方法及焊接装置 |
| CN106112280A (zh) * | 2016-07-11 | 2016-11-16 | 长沙理工大学 | 一种激光穿孔加工方法 |
| CN108581194A (zh) * | 2018-06-28 | 2018-09-28 | 广东正业科技股份有限公司 | 一种去除等离子云的方法及设备 |
-
2019
- 2019-07-29 CN CN201910688113.8A patent/CN110293324B/zh active Active
Patent Citations (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61123493A (ja) * | 1984-11-20 | 1986-06-11 | Mitsubishi Electric Corp | レ−ザ加工装置 |
| WO1990014195A1 (en) * | 1989-05-17 | 1990-11-29 | Fanuc Ltd | Cut-machining method by laser beam |
| GB2264887A (en) * | 1992-03-07 | 1993-09-15 | British Aerospace | A material processing apparatus |
| CN1621192A (zh) * | 2004-12-23 | 2005-06-01 | 北京工业大学 | 一种磁场辅助激光焊接装置 |
| DE102008037345A1 (de) * | 2008-08-12 | 2010-02-25 | Andreas Trautmann | Gasdüse mit Schutzglaseinheit und Verfahren zum Schweißen/Schneiden eines Werkstücks |
| CN103658998A (zh) * | 2013-12-05 | 2014-03-26 | 深圳市大族激光科技股份有限公司 | 一种激光切割转角的方法及系统 |
| CN104043905A (zh) * | 2014-06-09 | 2014-09-17 | 江苏大学 | 一种旋转电磁场辅助激光打孔的装置 |
| CN104607805A (zh) * | 2015-01-12 | 2015-05-13 | 飞虎激光科技有限公司 | 一种拐角处激光切割方法 |
| CN105057887A (zh) * | 2015-08-17 | 2015-11-18 | 华南师范大学 | 一种电磁力辅助脉冲激光焊接方法及焊接装置 |
| CN106112280A (zh) * | 2016-07-11 | 2016-11-16 | 长沙理工大学 | 一种激光穿孔加工方法 |
| CN108581194A (zh) * | 2018-06-28 | 2018-09-28 | 广东正业科技股份有限公司 | 一种去除等离子云的方法及设备 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN110293324A (zh) | 2019-10-01 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN108213649B (zh) | 一种磁场控制式电弧机器人增材成形方法及装置 | |
| CN110434336B (zh) | 激光实时去除金属构件增材制造过程中表面氧化皮的装置和方法 | |
| CN103286444B (zh) | 一种硅钢片激光对接焊的方法 | |
| CN110293325B (zh) | 一种厚板激光切割方法 | |
| CN110293324B (zh) | 一种电磁场辅助激光切割方法 | |
| CN103741138B (zh) | 静态磁场‑激光同轴复合熔覆方法及装置 | |
| CN104625412A (zh) | 一种铜合金激光-冷金属过渡复合热源增材制造的方法 | |
| JP2013094838A (ja) | レーザ切断方法及びレーザ切断装置 | |
| CN103753022A (zh) | 采用双激光器对金属材料实施激光焊接的方法 | |
| CN108188581B (zh) | 一种送丝式激光增材制造方法 | |
| CN103769746A (zh) | 一种脉冲强磁场辅助激光焊接方法与设备 | |
| CN104625403B (zh) | 一种抑制万瓦级激光焊接厚板上表面缺陷的方法 | |
| CN110293326B (zh) | 一种双光束激光切割厚板的方法 | |
| CN101992354A (zh) | 微束等离子弧和激光复合焊接方法 | |
| CN112453705A (zh) | 一种厚板钛合金窄间隙双激光束填粉焊接方法 | |
| CN216891220U (zh) | 一种面向数控中心主轴的磁场辅助超高速激光熔覆系统 | |
| CN110860808A (zh) | 一种电感耦合超声辅助脉冲激光焊接装置及方法 | |
| CN111172531B (zh) | 倾斜角度下的交变磁场辅助激光再制造装置 | |
| KR101626601B1 (ko) | 방향성 전기 강판의 자구 미세화 방법 및 그 장치 | |
| JP3768368B2 (ja) | レーザ溶接方法 | |
| CN110373666A (zh) | 一种用于金属零件再制造的电磁辅助激光同步熔覆装置及方法 | |
| CN102019505A (zh) | 一种使用激光熔覆焊丝进行激光熔覆的方法 | |
| CN108971687B (zh) | 一种薄钢板角接接头的焊接方法 | |
| CN113857672B (zh) | 基于旁轴激光-同轴送丝-电磁场协同的高强钢厚板窄间隙焊接方法与系统 | |
| CN114905151B (zh) | 一种2219铝合金薄板电磁辅助激光热导焊方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| TR01 | Transfer of patent right | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20240119 Address after: 230000 floor 1, building 2, phase I, e-commerce Park, Jinggang Road, Shushan Economic Development Zone, Hefei City, Anhui Province Patentee after: Dragon totem Technology (Hefei) Co.,Ltd. Address before: School of automotive and mechanical engineering, Changsha University of technology, No. 960, Section 2, Wanjiali South Road, Tianxin District, Changsha City, Hunan Province, 410114 Patentee before: CHANGSHA University OF SCIENCE AND TECHNOLOGY |