CN112846533A - 一种用于5g连接器的铍铜合金材料的激光切割方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于5G连接器的铍铜合金材料的激光切割方法，包括如下步骤：S1，预先设定激光器的两种切割参数，其中第一种切割参数用于切割图案直线部分，第二种切割参数用于切割图案弧形部分，第二种切割参数中的功率和速度分别是第一种切割参数中的功率和速度的40％～75％；S2，将待切割的铍铜材料放置在工作台上，并设定好工作台的运动参数；S3，启动激光器，将激光束聚焦后垂直照射至待切割的铍铜材料的表面，进行切割；S4，在切割的过程中，当切割图案直线部分时，采用第一种切割参数进行切割，当切割图案弧线部分时，采用第二种切割参数进行切割。本发明采用两种激光参数分别切割图形的直线和拐角部位，减少拐角处能量聚集现象，提高切割质量。

Description

一种用于5G连接器的铍铜合金材料的激光切割方法
技术领域
本发明涉及激光加工技术领域，具体为一种用于5G连接器的铍铜合金材料的激光切割方法。
背景技术
铍铜合金是力学、物理、化学综合性能良好的一种合金。经淬火时效处理后，具有较高的强度、弹性、耐磨性、耐疲劳性和耐蚀性。同时，铍铜还具有较高的导电性、导热性、耐寒性和无磁性，碰击时无火花，易于焊接和钎焊，在大气、淡水和海水中耐腐蚀性极好。鉴于铍铜具有比一般青铜和黄铜更高的强度水平和良好的综合性能，能满足电连接器弹性接触件设计选材的一系列要求，故它是制作高可靠电连接器弹性接触件的首选材料。目前加工铍铜合金材料作为5G连接器的方法通常是分为两种，一种是通过化学反应刻蚀需要的图案；另外一种是通过制作相应的模具，在机床上用“刀具”进行加工。前者使用刻蚀的方法由于存在使用大量的化学药剂，对环境污染较为严重；后者使用通过刀具切割，效率较高，但是模具昂贵，使用寿命短，模切后材料浪费严重，增加材料的使用成本。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于5G连接器的铍铜合金材料的激光切割方法，提高加工生产的效率、精度以及产品的良率。
为实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：一种用于5G连接器的铍铜合金材料的激光切割方法，包括如下步骤：
S1，预先设定激光器的两种切割参数，其中第一种切割参数用于切割图案直线部分，第二种切割参数用于切割图案弧形部分，所述第二种切割参数中的功率是所述第一种切割参数中的功率的40％～75％，所述第二种切割参数中的速度是所述第一种切割参数中的速度的40％～75％；
S2，将待切割的铍铜材料放置在工作台上，并设定好工作台的运动参数；
S3，启动激光器，将激光束聚焦后垂直照射至待切割的铍铜材料的表面，进行切割；
S4，在切割的过程中，当切割图案直线部分时，采用第一种切割参数进行切割，当切割图案弧线部分时，采用第二种切割参数进行切割。
进一步，在切割前对待切割的铍铜材料进行清洗。
进一步，在所述S2步骤中，所述工作台采用吸附的方式将待切割的铍铜材料固定。
进一步，在所述S2步骤中，所述工作台的运动参数是通过CAD软件设计切割路径并将设计图纸导入激光切割软件得来。
进一步，在切割的过程中，采用吹扫机构对铍铜材料的表面的切割部位进行辅助吹气。
进一步，在采用所述吹扫机构进行吹气时，所述吹扫机构随着激光的走向而变动位置，以确保及时的吹扫。
进一步，所述吹扫机构吹出的气体包括氮气、氧气、二氧化碳、氯气中的一种或至少两种的混合气体。
进一步，在所述混合气体中，氮气的比例在45％～60％之间，氯气的比例在5％～10％之间，氧气的比例在10％～20％，二氧化碳的比例在10％～40％之间。
进一步，所述激光器发出的激光的波长控制在900～1250nm之间。
进一步，所述第一种切割参数中，激光脉冲频率为150～200kHz，脉冲宽度为0.05～0.1ms，切割高度为0.02～0.08mm，激光焦点位置为-0.5～0.5mm，功率为40～75W，速度为7～15mm/s。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：采用两种激光参数分别切割图形的直线和拐角部位，减少拐角处能量聚集现象，提高切割质量，再通过辅助吹气步骤，减少了激光光束在切割过程中的热影响作用，同时除去表面残渣；使用准直激光器切割用于5G连接器的铍铜合金材料，采用准直切割系统，激光光束发散角小，单位功率密度大，既能满足聚焦后激光束的功率密度大于铍铜材料面板的破坏阈值，同时也能按照要求在表面切割出相应图案；采用CCD相机对切割图案进行视觉定位，能够按照指定位置进行切割，提高切割精度；相比传统机械切割加工，不需要复杂的模具，加工过程简单，在切割过程中不产生机械外力，表面没有颗粒杂质出现，切割精度高。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种用于5G连接器的铍铜合金材料的激光切割方法的器件布局示意图；
图2为本发明实施例提供的一种用于5G连接器的铍铜合金材料的激光切割方法的激光切割的示意图；
图3为本发明实施例提供的一种用于5G连接器的铍铜合金材料的激光切割方法用于5G连接器的的切割路径的示意图；
附图标记中：1-激光器；2-反射镜；3-扩束准直镜；4-聚焦镜；5-CCD相机；6-激光束；7-待切割的铍铜材料；8-吸附平台；9-吹扫机构；10-切槽。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1，本发明实施例提供一种用于5G连接器的铍铜合金材料的激光切割方法，包括如下步骤：S1，预先设定激光器1的两种切割参数，其中第一种切割参数用于切割图案直线部分，第二种切割参数用于切割图案弧形部分，所述第二种切割参数中的功率是所述第一种切割参数中的功率的40％～75％，所述第二种切割参数中的速度是所述第一种切割参数中的速度的40％～75％；S2，将待切割的铍铜材料7放置在工作台上，并设定好工作台的运动参数；S3，启动激光器1，将激光束6聚焦后垂直照射至待切割的铍铜材料7的表面，进行切割；S4，在切割的过程中，当切割图案直线部分时，采用第一种切割参数进行切割，当切割图案弧线部分时，采用第二种切割参数进行切割。由于5G连接器的形状是一个由直线段和弧线段组成的图案，如果按照常规的切割方式，会造成在拐角部位，即从直线段过渡至弧线段时的拐角处，以及切割弧线段时，激光能量容易在此密集积累，造成切割能量过大，会产生热熔的残渣附着在内壁，从而造成质量问题，一般来说，常规去除熔融的残留物是使用物理方法，如，刮、擦、磨等方法。但是通过这种物理方法的去除会导致表面的不均一性，同时破坏了材料的边缘部分，产生裂纹和缺陷，产生不良品的概率大大提高。因此在本实施例中，在进行切割前，先预先设定两套切割参数，分别对应切割图案直线部分和切割图案弧形部分，具体地是在切割弧形时将功率降低至原始功率的40％～75％，同样将速度也降低至原始速度的40％～75％，同时降低功率和速度可以符合铍铜合金的切割要求，在经过大量的实验过程后，发现将功率和速度均下降至40％～75％可以满足切割的要求，得到满意的产品，例如采用下降40％的功率和速度来切割，不会产生热熔的残渣，避免了使用上述物理方法，同样，我们采用下降75％的功率和速度来切割，也不会产生热熔的残渣，但也能够确保切割的效率，铍铜材料板也可以在规定技术要求的范围内被切穿，如图2所示，切开后具有切槽10。如此，通过在切割时两种切割参数的灵活且适时地转换，可以得到符合标准的5G连接器。
作为本发明实施例的优化方案，请参阅图1，在切割前对待切割的铍铜材料7进行清洗。在本实施例中，在切割前先对待切割的铍铜材料7的不同位置进行清洗，清洗可以采用超声清洗，也可以采用酒精擦拭，确保清洁后再放入工作台固定，如此可以确保质量。具体地，可以先在水中进行超声清洗10～15分钟，超声完毕后用酒精擦拭其表面，最后进行风干。
作为本发明实施例的优化方案，请参阅图1，在所述S2步骤中，所述工作台采用吸附的方式将待切割的铍铜材料7固定。在本实施例中，工作台采用吸附平台8，可以采用真空吸附的形式来固定铍铜材料。
作为本发明实施例的优化方案，请参阅图1，在所述S2步骤中，所述工作台的运动参数是通过CAD软件设计切割路径并将设计图纸导入激光切割软件得来。在本实施例中，采用CAD软件根据实际的铍铜材料的形状绘制图形然后导送至激光切割软件中，后续的切割动作由激光切割软件来控制就会比较精准。
作为本发明实施例的优化方案，请参阅图1，在切割的过程中，采用吹扫机构9对铍铜材料的表面的切割部位进行辅助吹气。在本实施例中，如果出现了表面残渣的情况，可以采用吹扫机构9进行吹气，将残渣及时吹走，而且通过吹扫机构9还可以降低拐角处激光能量密集的情况以及材料的热影响作用，确保激光在切割过程中切割边缘光滑，同时可使激光切割速度设置得较快，提高切割效率，且不会对产品质量造成影响。
进一步优化上述方案，请参阅图1，在采用所述吹扫机构9进行吹气时，所述吹扫机构9随着激光的走向而变动位置，以确保及时的吹扫。在本实施例中，通过吹扫机构9进行吹气时，可以控制吹扫机构9跟着激光而动，特别是在拐角转弯处，跟着激光一起动，可以确保及时的吹扫。优选的，吹扫机构9的吹气角度为30度，可以起到很好的吹扫效果。
进一步优化上述方案，请参阅图1，所述吹扫机构9吹出的气体包括氮气、氧气、二氧化碳、氯气中的一种或至少两种的混合气体。优选的，在所述混合气体中，氮气的比例在45％～60％之间，氯气的比例在5％～10％之间，氧气的比例在10％～20％，二氧化碳的比例在10％～40％之间。优选的，吹扫机构9的混合气体的气压为1.2～1.5MPa。在利用混合气体作为辅助气体时，在1.2～1.5MPa的气压下，对厚度为0.08毫米至0.1毫米之间的钢质工件进行切割的切割速度为6至10毫米/分钟；对厚度为0.1毫米至0.12毫米之间的钢质工件进行切割的切割速度为4至8毫米/分钟；对厚度为0.12毫米至0.14毫米之间的钢质工件进行切割的切割速度为2至6毫米/分钟；对厚度为0.14毫米至0.16毫米之间的钢质工件进行切割的切割速度为1至4毫米/分钟，总的来说，混合气体的压强在1～2MPa之间，激光的切割速度跟要切割的厚度来选择。激光束6可以为脉冲或者连续激光束，优选为连续脉冲。
作为本发明实施例的优化方案，请参阅图1，所述激光器1发出的激光的波长控制在900～1250nm之间。在本实施例中，可采用波长在900～1250nm范围的光纤激光器1产生上述波长范围内的激光束6，激光束6功率密度大于材料的破坏阈值从而确保材料被有效切割，能短时间内在材料的表面切割出图案，铍铜片料板板的厚度在0.05～0.15mm范围内，该厚度范围可以满足市面上大多数5G连接器的应用需求。
作为本发明实施例的优化方案，请参阅图1，所述第一种切割参数中，激光脉冲频率为150～200kHz，脉冲宽度为0.05～0.1ms，切割高度为0.02～0.08mm，激光焦点位置为-0.5～0.5mm，功率为40～75W，速度为7～15mm/s。在本实施例中，激光功率参数选为40W～75W，当激光束6的平均功率在该范围内时，既能满足聚焦后激光束6的功率密度大于铍铜合金材料面板的破坏阈值，又能保证材料能在短时间内加工出相应图案。同时，激光束6的功率也不至于过高，可有效避免出现“过烧”的现象产生。
作为本发明实施例的优化方案，请参阅图1，激光器1发射的激光先通过反射镜2反射至扩束准直镜3，然后准直后的光束进入聚焦镜4，聚焦镜4聚焦后的激光束6射至待切割的铍铜材料7的表面。可以采用CCD相机5进行视觉定位，提高切割精度。进行激光切割时，激光头保证不动，通过移动吸附平台8沿着横向和纵向方向移动，使激光束6与待切割的铍铜材料7之间按照激光切割扫描路径产生相对运动，形成切槽10，从而将待切割的铍铜材料7切割开。激光束6切割扫描路径可根据Cad软件进行外形设计。例如，将铍铜片料板切割成图3中形状时，激光束6可以先按照图案圆形部分以及拐角部分进行切割，然后在对其直线部分切割，也可以先切割其直线部分，再切割其圆形部分以及拐角部分，从而将整块铍铜片料板切割成各个独立小块，其图案的排列顺序以及切割方式都可在软件中进行独立编辑，达到所需效果。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，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 (10)

1.一种用于5G连接器的铍铜合金材料的激光切割方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1，预先设定激光器的两种切割参数，其中第一种切割参数用于切割图案直线部分，第二种切割参数用于切割图案弧形部分，所述第二种切割参数中的功率是所述第一种切割参数中的功率的40％～75％，所述第二种切割参数中的速度是所述第一种切割参数中的速度的40％～75％；
S2，将待切割的铍铜材料放置在工作台上，并设定好工作台的运动参数；
S3，启动激光器，将激光束聚焦后垂直照射至待切割的铍铜材料的表面，进行切割；
S4，在切割的过程中，当切割图案直线部分时，采用第一种切割参数进行切割，当切割图案弧线部分时，采用第二种切割参数进行切割。
2.如权利要求1所述的一种用于5G连接器的铍铜合金材料的激光切割方法，其特征在于：在切割前对待切割的铍铜材料进行清洗。
3.如权利要求1所述的一种用于5G连接器的铍铜合金材料的激光切割方法，其特征在于：在所述S2步骤中，所述工作台采用吸附的方式将待切割的铍铜材料固定。
4.如权利要求1所述的一种用于5G连接器的铍铜合金材料的激光切割方法，其特征在于：在所述S2步骤中，所述工作台的运动参数是通过CAD软件设计切割路径并将设计图纸导入激光切割软件得来。
5.如权利要求1所述的一种用于5G连接器的铍铜合金材料的激光切割方法，其特征在于：在切割的过程中，采用吹扫机构对铍铜材料的表面的切割部位进行辅助吹气。
6.如权利要求5所述的一种用于5G连接器的铍铜合金材料的激光切割方法，其特征在于：在采用所述吹扫机构进行吹气时，所述吹扫机构随着激光的走向而变动位置，以确保及时的吹扫。
7.如权利要求5所述的一种用于5G连接器的铍铜合金材料的激光切割方法，其特征在于：所述吹扫机构吹出的气体包括氮气、氧气、二氧化碳、氯气中的一种或至少两种的混合气体。
8.如权利要求7所述的一种用于5G连接器的铍铜合金材料的激光切割方法，其特征在于：在所述混合气体中，氮气的比例在45％～60％之间，氯气的比例在5％～10％之间，氧气的比例在10％～20％，二氧化碳的比例在10％～40％之间。
9.如权利要求1所述的一种用于5G连接器的铍铜合金材料的激光切割方法，其特征在于：所述激光器发出的激光的波长控制在900～1250nm之间。
10.如权利要求1所述的一种用于5G连接器的铍铜合金材料的激光切割方法，其特征在于：所述第一种切割参数中，激光脉冲频率为150～200kHz，脉冲宽度为0.05～0.1ms，切割高度为0.02～0.08mm，激光焦点位置为-0.5～0.5mm，功率为40～75W，速度为7～15mm/s。
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