CN114871600A - 一种厚板万瓦级光纤激光穿孔方法 - Google Patents

一种厚板万瓦级光纤激光穿孔方法 Download PDF

Info

Publication number
CN114871600A
CN114871600A CN202210682704.6A CN202210682704A CN114871600A CN 114871600 A CN114871600 A CN 114871600A CN 202210682704 A CN202210682704 A CN 202210682704A CN 114871600 A CN114871600 A CN 114871600A
Authority
CN
China
Prior art keywords
laser
cutting
module
punching
perforating
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.)
Pending
Application number
CN202210682704.6A
Other languages
English (en)
Inventor
冯杰才
郑曦
张仕进
刘彦杰
任子为
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Taicang Yangtze River Delta Research Institute of Northwestern Polytechnical University
Original Assignee
Taicang Yangtze River Delta Research Institute of Northwestern Polytechnical University
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Taicang Yangtze River Delta Research Institute of Northwestern Polytechnical University filed Critical Taicang Yangtze River Delta Research Institute of Northwestern Polytechnical University
Priority to CN202210682704.6A priority Critical patent/CN114871600A/zh
Publication of CN114871600A publication Critical patent/CN114871600A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

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
    • B23K26/36—Removing material
    • B23K26/38—Removing material by boring or cutting
    • B23K26/382—Removing material by boring or cutting by boring
    • 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
    • B23K26/02—Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
    • B23K26/06—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing
    • B23K26/064—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by means of optical elements, e.g. lenses, mirrors or prisms
    • 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
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/10—Greenhouse gas [GHG] capture, material saving, heat recovery or other energy efficient measures, e.g. motor control, characterised by manufacturing processes, e.g. for rolling metal or metal working

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Laser Beam Processing (AREA)

Abstract

本发明涉及一种厚板万瓦级光纤激光穿孔方法，包括安装在切割平台上的常规切割机，包括以下步骤：S1、在常规切割上增加光学控制模块，所述光学模块包括打孔聚焦镜模块和切割聚焦镜模块；S2、将待切割工件放置于切割平台上，选择打孔聚焦镜模块；S3、设定打孔聚焦镜模块孔参数，如激光功率、脉冲形式、出光时间；S4、打开打孔聚焦镜模块，实施打孔；S5、使用常规切割机的控制系统，切换打孔聚焦镜模块，并实施切割。优点：本发明增加光学模块，控制激光束聚焦直径及其瑞利长度，提高大功率激光打孔的质量及效率。

Description

一种厚板万瓦级光纤激光穿孔方法
技术领域
本发明涉及激光加工技术领域，具体是指一种厚板万瓦级光纤激光穿孔方法。
背景技术
激光穿孔是厚板激光切割的前道工序，穿孔的效率及质量是厚板激光切割技术的关键。
目前公知的激光穿孔方法如下：
1、中国专利一种激光切割中厚板的阶跃穿孔系统，公告号为CN 202854559 U，公告日为2013年4月3日。该方法在工作时主参数按照一定规律在穿孔时间内进行不断阶跃变化，从而以最优的参数匹配，使之减少穿孔时间，避免局部过热，以及减少爆孔率，避免损伤聚焦镜，从而在较短时间完成精细小孔的穿透。但是，该方法需要配备控制器、计时单元、比较模块和输入装置，通过多次比较，才能优化激光打孔参数，在效率和适应性方面受到限制，同时，也会增加激光打孔的准确度和成本。
2、中国专利一种激光穿孔加工方法，公告号为CN 106112280 A，公告日为2016年11月16日。该方法通过在常规切割头底部，增加气旋式真空罩形成局部真空环境，避免了大量熔融金属向上喷射而形成爆孔现象。但是该方法涉及的最大激光功率仅为4kW，此时激光与材料的相互作用激烈程度相对较低，局部真空法可以相对有效的实现稳定打孔，避免爆孔等现象。然而，近年来，为了提高激光切割效率，激光功率已经提升到10kW及以上，大功率激光与材料的相互作业更加激烈，产生的熔融金属、金属蒸汽等物质剧增，局部真空装置的效果将收到影响。
3、中国专利一种厚板快速穿孔切割小孔的工艺，公告号为CN 109530933 B，公告日为2020年11月10日。该方法将激光切割分为两个阶段进行，各阶段的切割参数都不相同，第一个阶段的激光喷嘴高度、占空比、频率、焦点位置、出光时间、气体压力等比第二阶段小一些，以实现打孔质量的控制。该方法存在的问题是，涉及的参数较多，设定参数环节较为复杂，且切割效率有所降低。
4、中国专利一种厚板激光穿孔加工方法，公告号为CN 113118650 A，公告日为2021年7月16日。该方法与中国专利一种厚板快速穿孔切割小孔的工艺类似，依次进行三个阶段切割，也存在过程复杂，效率低的问题。
5、中国专利一种激光切割高速穿孔辅助装置，公告号为CN 212526538 U，公告日为2021年2月12日。该方法通过液、气双路配合控制，以旁轴的形式往切割区域输送液体和气体，以降低激光打孔飞溅等现象产生。但是该方法会造成板材的二次污染，增加了后处理工序，生产效率有所降低，同时，液体管路及控制的存在也增加了设备成本。
综上所述，目前公知的激光穿孔方法涉及的激光功率都较小，且主要通过多阶段多参数控制方法来实现激光打孔，或者添加辅助装置或切割液体来控制切割飞溅等，在激光打孔效率和质量方面有所欠缺，极大的限制了上述几种激光打孔方法的推广应用。
发明内容
本发明解决上述针对厚板万瓦级光纤激光切割前道工序——激光打孔存在效率低、质量差等问题，提供一种提高大功率激光打孔的质量及效率的厚板万瓦级光纤激光穿孔方法。
为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案为：一种厚板万瓦级光纤激光穿孔方法，包括安装在切割平台上的常规切割机，包括以下步骤：
S1、在常规切割上增加光学控制模块，所述光学模块包括打孔聚焦镜模块和切割聚焦镜模块；
S2、将待切割工件放置于切割平台上，选择打孔聚焦镜模块；
S3、设定打孔聚焦镜模块孔参数，如激光功率、脉冲形式、出光时间；
S4、打开激光器，实施打孔；
S5、使用常规切割机的控制系统，切换打孔聚焦镜模块，并实施切割。
进一步地，所述激光器为YAG激光器、光纤激光器和碟片激光器中的一种，激光功率为12kW。
进一步地，所述打孔聚焦镜模块焦距为180mm，切割聚焦镜模块焦距为100mm。
本发明具有如下优点：本发明涉及到的光学模块的切换，即打孔聚焦镜模块(焦距约为180mm)和切割聚焦镜模块(焦距约为100mm)之间的切换，并通过数控的形式来实现快速自动切换。目的是，打孔的聚焦镜参数更大，一方面提高激光束的瑞利长度，以保证打孔的锥度上下一致，提高打孔质量；另一方面增加激光的焦距，以保证打孔时，激光束聚焦在板材的内部，即负离焦打孔，降低飞溅，保证打孔质量即后续切割质量。
附图说明
图1是本发明一种厚板万瓦级光纤激光穿孔方法的切割打孔流程示意图。
如图所示：1、打孔聚焦镜模块，2、打孔激光束，3、切割聚焦镜模块，4、切割激光束，5、为待切割工件。
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。
结合附图1，一种厚板万瓦级光纤激光穿孔方法，包括安装在切割平台上的常规切割机，包括以下步骤：
S1、在常规切割上增加光学控制模块，所述光学模块包括打孔聚焦镜模块和切割聚焦镜模块；
S2、将待切割工件放置于切割平台上，选择打孔聚焦镜模块；
S3、设定打孔聚焦镜模块孔参数，如激光功率、脉冲形式、出光时间；
S4、打开激光器，实施打孔；
S5、使用常规切割机的控制系统，切换打孔聚焦镜模块，并实施切割。
进一步地，所述激光器为YAG激光器、光纤激光器和碟片激光器中的一种，激光功率为12kW。
进一步地，所述打孔聚焦镜模块焦距为180mm，切割聚焦镜模块焦距为100mm。
本发明在具体实施时，本发明增加光学模块，控制激光束聚焦直径及其瑞利长度，提高大功率激光打孔的质量及效率。
本发明的实施效果与中国专利《一种激光切割中厚板的阶跃穿孔系统》的区别在于该方法需要配备控制器、计时单元、比较模块和输入装置，通过多次比较，才能优化激光打孔参数，在效率和适应性方面受到限制，同时，也会增加激光打孔的准确度和成本。而本发明是在常规切割工作头上增加一个打孔聚焦模块，只需要切换打孔聚焦模块和切割模块即可实现打孔和切割一体化加工。
本发明的实施效果与中国专利《一种厚板快速穿孔切割小孔的工艺》和《一种厚板激光穿孔加工方法》的区别在于该2种方法的打孔涉及多个阶段，参数也较多，效率较低。
本发明的实施效果与中国专利《一种激光穿孔加工方法》的区别在于该方法仅针对小功率激光打孔，在大功率激光打孔时(激光功率大于10kW)，较难满足要求。
本发明的实施效果与中国专利《一种激光切割高速穿孔辅助装置》的区别在于该方法添加了液体系统，并喷射至切割区域，会增加后续工作量，也会增加设备成本。而本发明涉及仅涉及到光学模块的快速自动切换，即打孔聚焦镜模块和切割聚焦镜模块之间的切换。
以上对本发明及其实施方式进行了描述，这种描述没有限制性，实际的结构并不局限于此。总而言之如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种厚板万瓦级光纤激光穿孔方法，包括安装在切割平台上的常规切割机，其特征在于：包括以下步骤：
S1、在常规切割上增加光学控制模块，所述光学模块包括打孔聚焦镜模块和切割聚焦镜模块；
S2、将待切割工件放置于切割平台上，选择打孔聚焦镜模块；
S3、设定打孔聚焦镜模块孔参数，如激光功率、脉冲形式、出光时间；
S4、打开激光器，实施打孔；
S5、使用常规切割机的控制系统，切换打孔聚焦镜模块，并实施切割。
2.根据权利要求1所述的一种厚板万瓦级光纤激光穿孔方法，其特征在于：所述激光器为YAG激光器、光纤激光器和碟片激光器中的一种，激光功率为12kW。
3.根据权利要求1所述的一种厚板万瓦级光纤激光穿孔方法，其特征在于：所述打孔聚焦镜模块焦距为180mm，切割聚焦镜模块焦距为100mm。
CN202210682704.6A 2022-06-16 2022-06-16 一种厚板万瓦级光纤激光穿孔方法 Pending CN114871600A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210682704.6A CN114871600A (zh) 2022-06-16 2022-06-16 一种厚板万瓦级光纤激光穿孔方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210682704.6A CN114871600A (zh) 2022-06-16 2022-06-16 一种厚板万瓦级光纤激光穿孔方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN114871600A true CN114871600A (zh) 2022-08-09

Family

ID=82681174

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202210682704.6A Pending CN114871600A (zh) 2022-06-16 2022-06-16 一种厚板万瓦级光纤激光穿孔方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN114871600A (zh)

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101829851A (zh) * 2010-04-01 2010-09-15 深圳市大族激光科技股份有限公司 一种可进行镜头切换的激光切割头
US20140339207A1 (en) * 2011-09-16 2014-11-20 Amada Company, Limited Laser cutting method and apparatus
CN204234969U (zh) * 2014-10-22 2015-04-01 佛山市宏石激光技术有限公司 双镜可调焦距随动激光切割头
CN104625429A (zh) * 2014-12-22 2015-05-20 中国矿业大学 一种对金属厚板的激光切割工艺
CN205342232U (zh) * 2016-01-25 2016-06-29 深圳市万顺兴科技有限公司 大功率光纤激光切割机切割头
CN107283076A (zh) * 2017-08-04 2017-10-24 东莞市力星激光科技有限公司 一种高功率可换不同焦距聚焦镜片的光纤切割头
CN208051173U (zh) * 2018-01-18 2018-11-06 济南邦德激光股份有限公司 一种激光头调焦装置及激光切割机
CN111069764A (zh) * 2019-12-30 2020-04-28 广东利元亨智能装备股份有限公司 切割及封装的一体化加工系统及方法
CN111372714A (zh) * 2017-09-07 2020-07-03 萨奥有限公司 用于激光加工机床的可更换的光学模块

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101829851A (zh) * 2010-04-01 2010-09-15 深圳市大族激光科技股份有限公司 一种可进行镜头切换的激光切割头
US20140339207A1 (en) * 2011-09-16 2014-11-20 Amada Company, Limited Laser cutting method and apparatus
CN204234969U (zh) * 2014-10-22 2015-04-01 佛山市宏石激光技术有限公司 双镜可调焦距随动激光切割头
CN104625429A (zh) * 2014-12-22 2015-05-20 中国矿业大学 一种对金属厚板的激光切割工艺
CN205342232U (zh) * 2016-01-25 2016-06-29 深圳市万顺兴科技有限公司 大功率光纤激光切割机切割头
CN107283076A (zh) * 2017-08-04 2017-10-24 东莞市力星激光科技有限公司 一种高功率可换不同焦距聚焦镜片的光纤切割头
CN111372714A (zh) * 2017-09-07 2020-07-03 萨奥有限公司 用于激光加工机床的可更换的光学模块
CN208051173U (zh) * 2018-01-18 2018-11-06 济南邦德激光股份有限公司 一种激光头调焦装置及激光切割机
CN111069764A (zh) * 2019-12-30 2020-04-28 广东利元亨智能装备股份有限公司 切割及封装的一体化加工系统及方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105081564B (zh) 一种强化玻璃内形孔的加工方法
CN109676269B (zh) 一种led晶圆片的激光预分割方法及装置
US9500781B2 (en) Optical system and laser processing apparatus
US20160096239A1 (en) Piercing Metal Workpieces by a Laser Beam
CN102962589B (zh) 一种脉冲激光穿孔方法
CN103030266B (zh) 激光切割方法与装置
CN103771694A (zh) 激光切割方法及激光切割系统
CN104014936A (zh) 高分子材料工件的激光加工方法及激光切割系统
CN102528296B (zh) Ito银浆激光刻蚀方法
CN101508054A (zh) 大幅面无缝拼接精密激光打孔装置
CN113102902B (zh) 一种碳纤维复合材料无毛刺激光打孔方法
CN112192019B (zh) 一种激光加工钻孔系统
CN104439715A (zh) 透明材料的激光切割装置及其应用的激光切割工艺
CN207656103U (zh) 一种高折射率、低硬度透明材料激光切割装置
CN114871600A (zh) 一种厚板万瓦级光纤激光穿孔方法
CN105458531A (zh) 一种基于激光切割的硬脆材料异型孔加工设备及方法
CN210967521U (zh) 超快激光pcb钻孔的装备
CN205437508U (zh) 一种基于激光切割的硬脆材料异型孔加工设备
CN111347179A (zh) 一种紫外激光加工电子设备的透光微孔工艺及系统
CN110605483A (zh) 一种led晶圆片的激光切割装置
CN111069786B (zh) 激光开槽装置及方法
CN114273800A (zh) 一种适用于不锈钢工件的超快激光打孔方法及系统
JP2623355B2 (ja) レーザ加工方法およびレーザ加工装置
CN110280916B (zh) 一种利用等离子体制备沙漏形孔的双脉冲激光打孔装置及方法
CN110497086A (zh) 一种基于激光放电改善制孔质量的激光打孔装置及方法

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