CN115673569A - 一种中厚板摆动激光切割方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种中厚板摆动激光切割方法，包括以下步骤：步骤1：提供待切割板材；步骤2：提供激光切割系统，所述激光切割系统包括激光发生器、传输光纤、激光切割头和切割辅助气体；步骤3：启动激光切割系统，激光切割头输出聚焦激光束，聚焦激光束按圆形或无穷大形轨迹摆动，进而辐照待切割板材上表面，同步输出切割辅助气体，激光切割头按切割路径快速移动，实施激光切割；步骤4：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。
Description
技术领域
本发明涉及激光切割技术领域，具体地为一种中厚板摆动激光切割方法。
背景技术
激光切割技术是激光加工技术的主要应用技术，激光切割已经成为重要的薄板钣金加工手段。近年来，随着国民经济的快速发展，对较厚金属材料的高效、优质切割需求越来越多。然而对于15mm及以上的中厚板来说，由于以往没有比较成熟的工业化厚板切割技术且受到激光输出功率的限制，激光切割在中厚板上的广泛应用受到限制。主要问题表现为，切割面下部条纹显著粗大，且伴随严重的粘渣，其原因是切割过程中激光能量难以深入到待切割板材的下方，底部材料熔化不充分。此外，中厚板激光切割往往采用大功率激光，此时易产生光致等离子体，影响激光的传输和吸收。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是中厚板激光切割时切割缝底部断面质量差，因此提供一种中厚板摆动激光切割方法。
本发明所要解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种中厚板摆动激光切割方法，包括以下步骤：
步骤1：提供待切割板材；
步骤2：提供激光切割系统，所述激光切割系统包括激光发生器、传输光纤、激光切割头和切割辅助气体；
步骤3：启动激光切割系统，激光切割头输出聚焦激光束，聚焦激光束按圆形或无穷大形轨迹摆动，进而辐照待切割板材上表面，同步输出切割辅助气体，激光切割头按切割路径快速移动，实施激光切割；
步骤4：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，所述待切割板材包括不锈钢、铝合金，且所述待切割板材厚度为15～30mm。
进一步地，激光发生器包括单模高亮度光纤激光器。
进一步地，所述激光切割头为摆动激光切割头。
进一步地，所述聚焦激光束功率为8000～10000W。
进一步地，所述聚焦激光束摆动轨迹在靠近有用材料一侧重叠密集。
进一步地，所述切割辅助气体包括氮气，所述切割辅助气体压力为0.5～2bar。
进一步地，所述激光切割头移动速度为1～2m/min。
进一步地，所述聚焦激光束摆动频率为50～150Hz。
进一步地，所述聚焦激光束摆动振幅为0.5～1.5mm。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
(1)在本发明中，通过在激光切割过程中加入聚焦激光束摆动，利用聚焦激光束特定摆动轨迹在靠近有用材料一侧，形成激光能量的间歇性叠加，如此激光切割过程中聚焦激光束在靠近有用材料一侧重叠密集，同时避免了大功率激光固定辐照在同一位置导致过量光致等离子体影响激光束能量传输与吸收，从而提高中厚板激光切割过程中激光束能量耦合效率。
(2)在本发明中，由于快速激光切割过程中熔融金属区向切割方向的反方向倾斜，如此聚焦激光束在切割方向上往复运动，聚焦激光束向切割方向的反方向运动时可以辐照熔融金属区的下方，使得待切割板材底部材料充分熔化，从而大大改善中厚板激光切割缝底部断面质量。
附图说明
图1为本发明实施例1的中厚板摆动激光切割的总体布置示意图；
图2为本发明图1的激光切割过程俯视示意图。
图中：1-待切割板材，2-激光发生器，3-传输光纤，4-激光切割头，5-聚焦激光束，6-气瓶，7-切割辅助气体，8-摆动方向，9-熔融金属，10-切割缝，11-聚焦激光束摆动轨迹，12-有用材料一侧，13-废料一侧。
具体实施方式
以下结合附图及实施例对本发明作进一步说明。
实施例1
如图1-2所示，本实施例包括以下步骤：
步骤1：提供待切割板材1；待切割板材1包括不锈钢、铝合金，且待切割板材1厚度为15～30mm；
步骤2：提供激光切割系统，激光切割系统包括激光发生器2、传输光纤3、激光切割头4和切割辅助气体6；其中，激光发生器2通过传输光纤3与激光切割头4连接，切割辅助气体6通过传输管与激光切割头4连通；在本实施例中，激光发生器2包括单模高亮度光纤激光器；激光切割头4为摆动激光切割头；切割辅助气体6包括氮气，切割辅助气体6压力为0.5～2bar；步骤3：启动激光切割系统，激光切割头4输出聚焦激光束5，聚焦激光束5按圆形轨迹摆动，进而辐照待切割板材1上表面，同步输出切割辅助气体6，激光切割头6按切割路径快速移动，实施激光切割；在本实施例中，聚焦激光束5功率为8000～10000W；聚焦激光束5摆动轨迹在靠近有用材料一侧重叠密集；激光切割头4移动速度为1～2m/min；聚焦激光束5摆动频率为50～150Hz；聚焦激光束5摆动振幅为0.5～1.5mm；
步骤4：达到切割末端点时，关闭激光发生器2，关闭切割辅助气体6，完成切割过程。
实施例2
本实施例包括以下步骤：步骤1：提供待切割板材1；待切割板材1包括不锈钢、铝合金，且待切割板材1厚度为15～30mm；
步骤2：提供激光切割系统，激光切割系统包括激光发生器2、传输光纤3、激光切割头4和切割辅助气体6；其中，激光发生器2通过传输光纤3与激光切割头4连接，切割辅助气体6通过传输管与激光切割头4连通；在本实施例中，激光发生器2包括单模高亮度光纤激光器；激光切割头4为摆动激光切割头；切割辅助气体6包括氮气，切割辅助气体6压力为0.5～2bar；步骤3：启动激光切割系统，激光切割头4输出聚焦激光束5，聚焦激光束5按无穷大形轨迹摆动，进而辐照待切割板材1上表面，同步输出切割辅助气体6，激光切割头6按切割路径快速移动，实施激光切割；在本实施例中，聚焦激光束5功率为8000～10000W；聚焦激光束5摆动轨迹在靠近有用材料一侧重叠密集；激光切割头4移动速度为1～2m/min；聚焦激光束5摆动频率为50～150Hz；聚焦激光束5摆动振幅为0.5～1.5mm；
步骤4：达到切割末端点时，关闭激光发生器2，关闭切割辅助气体6，完成切割过程。
由此，本发明通过在激光切割过程中加入聚焦激光束5摆动，利用聚焦激光束5特定摆动轨迹在靠近有用材料一侧，形成激光能量的间歇性叠加，如此激光切割过程中聚焦激光束5在靠近有用材料一侧重叠密集，同时避免了大功率激光固定辐照在同一位置导致过量光致等离子体影响激光束能量传输与吸收，从而提高中厚板激光切割过程中激光束能量耦合效率。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明技术方案进行了详细的说明，本领域的技术人员应当理解，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行同等替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神与范围。
Claims (10)
1.一种中厚板摆动激光切割方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤1：提供待切割板材(1)；
步骤2：提供激光切割系统，所述激光切割系统包括激光发生器(2)、传输光纤(3)、激光切割头(4)和切割辅助气体(6)；
步骤3：启动激光切割系统，激光切割头(4)输出聚焦激光束(5)，聚焦激光束(5)按圆形或无穷大形轨迹摆动，进而辐照待切割板材(1)上表面，同步输出切割辅助气体(6)，激光切割头(6)按切割路径快速移动，实施激光切割；
步骤4：达到切割末端点时，关闭激光发生器(2)，关闭切割辅助气体(6)，完成切割过程。
2.根据权利要求1所述的中厚板摆动激光切割方法，其特征在于：所述待切割板材(1)包括不锈钢、铝合金，且所述待切割板材(1)厚度为15～30mm。
3.根据权利要求2所述的中厚板摆动激光切割方法，其特征在于：激光发生器(2)包括单模高亮度光纤激光器。
4.根据权利要求3所述的中厚板摆动激光切割方法，其特征在于：所述激光切割头(4)为摆动激光切割头。
5.根据权利要求4所述的中厚板摆动激光切割方法，其特征在于：所述聚焦激光束(5)功率为8000～10000W。
6.根据权利要求5所述的中厚板摆动激光切割方法，其特征在于：所述聚焦激光束(5)摆动轨迹在靠近有用材料一侧重叠密集。
7.根据权利要求6所述的中厚板摆动激光切割方法，其特征在于：所述切割辅助气体(6)包括氮气，所述切割辅助气体(6)压力为0.5～2bar。
8.根据权利要求7所述的中厚板摆动激光切割方法，其特征在于：所述激光切割头(4)移动速度为1～2m/min。
9.根据权利要求8所述的中厚板摆动激光切割方法，其特征在于：所述聚焦激光束(5)摆动频率为50～150Hz。
10.根据权利要求9所述的中厚板摆动激光切割方法，其特征在于：所述聚焦激光束(5)摆动振幅为0.5～1.5mm。
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