CN112756817A - 一种激光切割4mm钛合金的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种激光切割4mm钛合金的方法，该方法包括：钛合金表面去除油污和灰尘，保持钛合金表面光洁；采用ProCutter激光切割枪切割4mm钛合金板材，其工艺参数为：切割速度为2～4m/min；激光功率为3～4kW；气体压力为1.5～2.5MPa；离焦量为‑4～‑1mm；工作距离为0.6～1.0mm；切咀直径为2.0～3.0mm；切割气体为氩气。用本发明方法切割钛合金，通过改变各个工艺参数，获得切缝背面无挂渣，切缝质量良好的切割工艺窗口及最佳的切割工艺参数，并保证工艺稳定，具有可重复性。

Description

一种激光切割4mm钛合金的方法
技术领域
本发明涉及一种激光切割4mm钛合金的方法，具体是一种激光切割+4mm钛合金板材+氩气的切割方法。
背景技术
TC4钛合金是双相合金，具有良好的综合性能，组织稳定性好，有良好的韧性、塑性和高温变形性能，能较好地进行热压力加工，能进行淬火、时效使合金强化。热处理后的强度约比退火状态提高50%～100%；高温强度高，可在400℃～500℃的温度下长期工作，其热稳定性次于α钛合金。
钛合金具有强度高而密度又小，机械性能好，韧性和抗蚀性能很好。另外，钛合金的工艺性能差，切削加工困难，在热加工中，非常容易吸收氢氧氮碳等杂质。钛合金是航空航天工业中使用的一种新的重要结构材料，比重、强度和使用温度介于铝和钢之间，但比铝、钢强度高并具有优异的抗海水腐蚀性能和超低温性能。1950年美国首次在F-84战斗轰炸机上用作后机身隔热板、导风罩、机尾罩等非承力构件。60年代开始钛合金的使用部位从后机身移向中机身、部分地代替结构钢制造隔框、梁、襟翼滑轨等重要承力构件。钛合金在军用飞机中的用量迅速增加，达到飞机结构重量的20%～25%。70年代起，民用机开始大量使用钛合金，如波音747客机用钛量达3640公斤以上。马赫数大于2.5的飞机用钛主要是为了代替钢，以减轻结构重量。又如，美国SR-71 高空高速侦察机(飞行马赫数为3，飞行高度26212米)，钛占飞机结构重量的93%，号称“全钛”飞机。当航空发动机的推重比从4～6提高到8～10，压气机出口温度相应地从200～300°C增加到500～600°C时，原来用铝制造的低压压气机盘和叶片就必须改用钛合金，或用钛合金代替不锈钢制造高压压气机盘和叶片，以减轻结构重量。70年代，钛合金在航空发动机中的用量一般占结构总重量的20%～30%，主要用于制造压气机部件，如锻造钛风扇、压气机盘和叶片、铸钛压气机机匣、中介机匣、轴承壳体等。航天器主要利用钛合金的高比强度，耐腐蚀和耐低温性能来制造各种压力容器、燃料贮箱、紧固件、仪器绑带、构架和火箭壳体。人造地球卫星、登月舱、载人飞船和航天飞机 也都使用钛合金板材焊接件。
钛合金的硬度大于HB350时切削加工特别困难，小于HB300时则容易出现粘刀现象，也难于切削。但钛合金的硬度只是难于切削加工的一个方面，关键在于钛合金本身化学、物理、力学性能间的综合对其切削加工性的影响。钛合金有如下切削特点：变形系数小、切削温度高、单位面积上的切削力大、冷硬现象严重、刀具易磨损。基于以上原因，采用其它切割方法获得高质量的切缝具有重要意义和实用价值，目前针对该板厚的钛合金缺失一套最佳的切割工艺窗口。
发明内容
本发明针对现有技术存在的上述不足，提供一种激光切割4mm钛合金的方法，以TC4钛合金为研究对象，利用激光切割方法获得高质量的切缝。
本发明是通过以下技术方案实现：一种激光切割4mm钛合金的方法，该方法包括：
（1）钛合金表面去除油污和灰尘，保持钛合金表面光洁；
（2）采用ProCutter激光切割枪切割4mm钛合金板材，其工艺参数为：切割速度为2～4m/min；激光功率为3～4kW；气体压力为1.5～2.5MPa；离焦量为-4～-1mm；工作距离为0.6～1.0mm；切咀直径为2.0～3.0mm；切割气体为氩气。
上述中，切割过程中采用机械手辅助切割，预设好行走路线，切割过程中保证气体压力不能太高，防止切割头碰到障碍物，远离易燃物品。
本发明的优点：
（1）切缝光滑、平整，无挂渣，切缝质量非常好。
（2）切咀寿命长，延长切割枪维修周期，节约成本。
（3）切割速度快，提高生产效率，保证按期交货。
（4）本发明激光切割4mm钛合金的方法，成本相对较低，工艺相对容易实现，还以进一步为切割其它不同厚度的钛合金板材起到借鉴作用。
具体实施方式
实施例：
购置4mm 的TC4钛合金板材，表面去除油污和灰尘，板材定位，调试激光器相关设备，检查切割头镜片是否需要更换，切咀是否损坏，调整离焦量，设置机械手参数，准备氩气，切割工艺参数为：切割速度为3m/min；激光功率为3.5kW；气体压力为2.0MPa；离焦量为-3mm；工作距离为0.8mm；切咀直径为2.5mm；切割气体为氩气。切割过程中防止切割头碰到障碍物，切割过程远离易燃物品，确保设备和人身安全。
尽管已经示出和描述了本发明的施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (2)

1.一种激光切割4mm钛合金的方法，其特征在于，该方法包括：
（1）钛合金表面去除油污和灰尘，保持钛合金表面光洁；
（2）采用ProCutter激光切割枪切割4mm钛合金板材，其工艺参数为：切割速度为2～4m/min；激光功率为3～4kW；气体压力为1.5～2.5MPa；离焦量为-4～-1mm；工作距离为0.6～1.0mm；切咀直径为2.0～3.0mm；切割气体为氩气。
2.如权利要求1所述的一种激光切割4mm钛合金的方法，其特征在于，切割过程中采用机械手辅助切割，预设好行走路线。
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