CN116713607A - 金属电热网格的激光切割加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供的金属电热网格的激光切割加工方法以超薄不锈钢箔片为材料，使用两块活动压板压盖在不锈钢箔片上，两块活动压板的镂空部分为互补关系，当两块活动压板叠放并使二者几何中心重叠时，将形成一块完整的、无开孔和缝隙的压板，使用激光束对从显露区域中露出的金属箔片按照预定的电热网格形状进行切割，并将废料区域碎片化，然后使用磁性吸附器将废料吸走，随后更换活动压板对剩余区域进行切割，切割完后同样使用磁铁将废料吸走，在电热网格两侧贴敷树脂绝缘膜形成电热网格薄膜，该方法工艺简单，对环境没有负面影响，可以使用超薄不锈钢箔片作为原材料，制备出的电热网格厚度较薄，且生产效率得到提高。

Description

金属电热网格的激光切割加工方法

技术领域

本发明涉及电加热防除冰技术领域，尤其涉及一种金属电热网格的激光切割加工方法。

背景技术

直升机旋翼、飞机机翼等部位结冰会导致其平整度、外形以及气动布局发生改变，从而造成飞行器升力减小、振动增加等一系列严重危害飞行安全的结果；随着飞行器的多电化以及复合材料在机翼上的使用，电加热防/除冰技术逐渐成为直升机旋翼、飞机机翼防除冰的主流方法之一，它通过控制系统对预埋在直升机旋翼桨叶或者飞机机翼内部的加热元件进行连续或间歇性加热来阻止桨叶或机翼结冰，在电加热防/除冰系统中，加热元件是重要组成部分，其结构形式具有多样性，网状结构的加热元件(金属电热网格)，具有随形能力好、与绝缘层的黏接界面好、加热面均匀、铺层工艺易于控制等诸多优点，最重要的是，对于这种多网点结构即使局部产生破坏点也不会导致加热网格整体功能失效。

当前，金属电热网格制作主要通过编织方式完成，采用金属丝作为原料，铺设电热网格经线和纬线，然后对电热丝之间的交点、电热丝与边界的交点、电热丝与引电板的搭接处通过焊接或者粘接的方式进行链接，形成电热网格。这种方法的缺点在于，电热网格中的线路厚度及宽度受到金属丝原料的限制，比如直径往往≥0.1mm；在金属丝搭接处需要采用粘结处理，可靠性受到影响；不能主动设计线宽，自动化程度不高；例如中国专利CN114828311A公开了“一种适用于复合材料构件的电热网格薄膜激光辅助制备方法”，该技术方案中提出了一种电热网格薄膜激光辅助制备方法来对金属电热网格制作方法提出了改进，利用3D打印方式铺放金属电热丝，然后利用激光焊接方式实现经纬线搭接处的连接，有效地降低了电热网格的厚度(达到一个金属电热丝厚度)，经纬线粘结处的结合强度得到提高，制造过程自动化也得到提高，但是该种方案采用的原料依然是电热丝，无法根据需要主动设计线宽，再进一步降低电热网格厚度、提高柔性随形能力也存在瓶颈。

发明内容

针对上述技术问题，本发明的主要目的在于提供一种金属电热网格的激光切割加工方法，以解决现有的各种电热网格制作方法存在的环保性差、工艺步骤复杂、自动化程度低、生产效率低等技术难题。

为了达到上述目的，本发明提供了一种金属电热网格的激光切割加工方法，包括如下步骤：

S1、制作第一压板及第二压板，所述第一压板和第二压板均为镂空结构，同时准备相应大小的不锈钢箔片作为加工原材料；

S2、将不锈钢箔片放置在基板上，将第一压板放置在不锈钢箔片上施压使得第一压板、不锈钢箔片、基板三者在后续加工过程中不发生相对位移；

S3、不锈钢箔片上的显露区域为加工区域，结合最终所需电热网格形状，在加工区域内沿电热网格线路进行切割，形成废料区域，同时废料区域进行碎片化切割，形成废料碎片；

S4、将废料区域中的废料移走；

S5、将第一压板取走，将第二压板放置在已完成部分切割的不锈钢箔片上，保证第二压板、不锈钢箔片、基板三者在后续加工过程中不发生相对位移_；

S6、重复步骤S3、S4，对不锈钢箔片进一步进行二次激光切割且移走废料；

S7、在完成所有切割任务后，将第二压板取走，此时放置在基板上的不锈钢箔片已经被加工成最终所需的电热网格形状；

其中，所述第一压板和第二压板的镂空部分为互补关系，当第一压板和第二压板叠放并使二者几何中心重叠时，将形成一块完整的、无开孔和缝隙的压板。

在其中一些实施例中，所述第一压板和第二压板根据最终所需电热网格的尺寸进行设计制作。

在其中一些实施例中，所述第一压板和第二压板均包括显露区域和遮盖区域，所述第一压板覆盖在不锈钢箔片上时的显露区域是第二压板覆盖在不锈钢箔片上时的遮盖区域，所述第一压板覆盖在不锈钢箔片上时的遮盖区域是第二压板覆盖在不锈钢箔片上时的显露区域。

在其中一些实施例中，所述第一压板及第二压板的显露区域和遮盖区域分别平行间隔设置来形成镂空结构。

在其中一些实施例中，所述步骤S4、步骤S6中采用磁性吸附器移动至加工区域上方，利用磁场将每个区域中的废料碎片吸走。

在其中一些实施例中，所述步骤S3、步骤S6中结合最终所需电热网格形状控制激光束扫描系统在加工区域内沿电热网格显露进行切割。

本发明还提供了一种金属电热网格，采用如上所述金属电热网格的激光切割加工方法制得。

其中，所述金属电热网格包括第一引电带和第二引电带，所述第一引电带和第二引电带上分别设有第一引电导线和第二引电导线。

本发明还提供了一种金属电热网格薄膜的制备方法，包括如下步骤：

T1、于如上所述的金属电热网格的激光切割加工方法加工而成的金属电热网格上贴覆第一绝缘膜，贴覆后翻转，于金属电热网格的第一引电带和第二引电带上放置第一引电导线和第二引电导线；

T2、接着贴覆第二绝缘膜，形成金属电热网格薄膜。

本发明进一步提供了一种金属电热网格薄膜，采用如上所述的金属电热网格薄膜的制备方法制得。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例所示第一压板与第二压板结构示意图；

图2为本发明实施例所示不锈钢箔片与第一压板的结构示意图；

图3为本发明实施例所示激光切割示意图及局部放大图；

图4为本发明实施例所示废料吸除过程示意图及局部放大图；

图5为本发明实施例所示一次切割后的电热网格半成品；

图6为本发明实施例所示不锈钢箔片与第二压板结构示意图；

图7为本发明实施例所示金属电热网格的激光切割加工方法流程图；

图8为本发明实施例所示制得的金属电热网格的结构示意图；

图9为本发明实施例所示金属电热网格薄膜的制备方法流程图；

图10为本发明实施例所示金属电热网格薄膜的结构示意图；

其中：

1-基板；

2-不锈钢箔片；

3-第一压板；

31-显露区域；

32-遮盖区域；

4-第二压板；

5-激光扫描系统；

6-废料碎片；

7-磁性吸附器；

8-电热网格；

81-第一引电带；

811-第一引电导线；

82第二引电带；

821-第二引电导线；

9-第一绝缘膜；

10-第二绝缘膜。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明技术方案进行详细的描述，以更进一步了解本发明的目的、方案及功效，但并非作为本发明所附权利要求保护范围的限制。

在说明书及后续的权利要求书中使用了某些词汇来指称特定组件或部件，本领域普通技术的员应可理解，技术使用者或制造商可以不同的名词或术语来称呼同一个组件或部件。本说明书及后续的权利要求书并不以名称的差异来作为区分组件或部件的方式，而是以组件或部件在功能上的差异来作为区分的准则。在通篇说明书及后续的权利要求项中所提及的“包括”和“包含”为一开放式的用语，故应解释成“包含但不限定于”。以外，“连接”一词在此包含任何直接及间接的电性连接手段。间接的电性连接手段包括通过其它装置进行连接。

需要说明的是，在本发明的描述中，术语“横向”、“纵向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”以及“约”、或“大约”、“实质上”、“左右”等指示的方位或位置关系或参数等均为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述内容，并不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、特定的尺寸或以特定的方位构造和操作，因此也不能理解为对本发明的限制。

参阅图1-10，本发明一实施例提供了一种金属电热网格的激光切割加工方法，包括如下步骤：

S1、根据最终所需电热网格的尺寸进行设计制作第一压板3及第二压板4，所述第一压板3和第二压板4均为镂空结构，同时准备相应大小的不锈钢箔片2作为加工原材料；其中，所述第一压板3和第二压板4的镂空部分为互补关系，当第一压板3和第二压板4叠放并使二者几何中心重叠时，将形成一块完整的、无开孔和缝隙的压板。

具体的，本实施例中所述第一压板3和第二压板4均包括显露区域31和遮盖区域32，所述第一压板3覆盖在不锈钢箔片2上时的显露区域31是第二压板4覆盖在不锈钢箔片2上时的遮盖区域32，所述第一压板3覆盖在不锈钢箔片2上时的遮盖区域32是第二压板4覆盖在不锈钢箔片2上时的显露区域31。

S2、将不锈钢箔片2放置在基板1上，将第一压板3放置在不锈钢箔片2上施加压紧力使得第一压板3、不锈钢箔片2、基板1三者在后续加工过程中不发生相对位移，本实施例中所述基板可以为陶瓷耐热基板；

S3、不锈钢箔片2上的显露区域为加工区域，结合最终所需电热网格形状，控制激光扫描系统5在加工区域内沿电热网格线路进行切割，形成废料区域，同时废料区域进行碎片化切割，形成废料碎片6；

S4、采用将磁性吸附器7移动至所有加工区域上方，利用磁场将每个加工区域(即废料区域)中的废料碎片6吸走；电热网格线路由于是整体连接的，因此可以留存在基板上；

本实施例中当控制激光扫描系统控制切割激光束沿切割路径扫描完后，目标电热网格的区域保持完整；同时废料区也被切割成大小合适的形状，所有待去除废料均不再与原电热不锈钢箔片有所粘连，以便使用磁性吸附器将废料去除。

S5、将第一压板4取走，将第二压板4放置在已完成部分切割的不锈钢箔片2上，同样施加压紧力，保证第二压板4、不锈钢箔片2、基板1三者在后续加工过程中不发生相对位移_；此时，第二压板4所覆盖的区域恰好是第一压板4未能覆盖到的区域，也即第二压板4未覆盖的区域均为未被切割的、完整的电热不锈钢箔片。

S6、重复步骤S3、S4，对不锈钢箔片2进一步进行二次激光切割且使用磁性吸附器7吸走加工区域中的废料碎片6；

S7、在完成所有切割任务后，将第二压板4取走，此时放置在基板1上的不锈钢箔片2已经被加工成最终所需的电热网格8形状；

值得说明的是，本实施例中所述第一压板及第二压板的显露区域和遮盖区域分别平行间隔设置来形成镂空结构，例如显露区域可以为条形孔，但显露区域和遮盖区域的形状不限制于为平行的形状，只要能满足所述第一压板和第二压板的镂空部分为互补关系，当第一压板和第二压板叠放并使二者几何中心重叠时，将形成一块完整的、无开孔和缝隙的压板即可。

本发明另一实施例提供了一种金属电热网格，采用如上述实施例中所述金属电热网格的激光切割加工方法制得，其中，所述金属电热网格8包括第一引电带81和第二引电带82，所述第一引电带81和第二引电带82上分别设有第一引电导线811和第二引电导线821。

参阅图9，本发明另一实施例提供了一种金属电热网格薄膜的制备方法，包括如下步骤：

T1、于如上述实施例中所述的金属电热网格的激光切割加工方法加工而成的金属电热网格8上贴覆第一绝缘膜9，贴覆后翻转，于金属电热网格的第一引电带81和第二引电带82上放置第一引电导线811和第二引电导线821；

T2、接着贴覆第二绝缘膜10，形成金属电热网格薄膜，本实施例中采用的第一绝缘膜9和第二绝缘膜10为树脂薄膜，起到绝缘和传热的作用。

本实施例中在使用电热功能时，将第一引电导线811和第二引电导线821分别接入加热电源。

本发明另一实施例提供了一种金属电热网格薄膜，采用如上实施例所述的金属电热网格薄膜的制备方法制得。

如果以厚度在数十微米至一百微米之间的超薄不锈钢箔片作为电热网格制造原料，则可以进一步显著降低电热网格厚度、提高柔性随形能力，还能够根据实际需求主动设计电热网格的线路宽度。本发明针对此问题提出一种金属电热网格的激光切割加工方法，尤其适合于电热网格的整体制造。

本发明中提供的金属电热网格的激光切割加工方法以超薄不锈钢箔片为材料，使用两块活动压板压盖在不锈钢箔片上，两块活动压板的镂空部分为互补关系，当两块活动压板叠放并使二者几何中心重叠时，将形成一块完整的、无开孔和缝隙的压板，使用激光束对从显露区域中露出的金属箔片按照预定的电热网格形状进行切割，并将废料区域碎片化，然后使用磁性吸附器将废料吸走，随后更换活动压板对剩余区域进行切割，切割完后同样使用磁铁将废料吸走，在电热网格两侧贴敷树脂绝缘膜形成电热网格薄膜。

本发明提供的切割方法工艺简单，对环境没有负面影响，可以使用超薄不锈钢箔片作为原材料，制备出的电热网格厚度较薄；电热网格切割完成后，可以在原位贴覆树脂绝缘膜，不用转移电热网格，工序简单；柔性化程度高，实现了加工废料去除的自动化，极大提高了生产效率，同时适于单件、小批量、大批量生产。可以制备出平整度好、厚度较薄、不同线宽的电热网格薄膜。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例应用于其它领域，但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (10)

1.一种金属电热网格的激光切割加工方法，其特征在于：包括如下步骤：

S1、制作第一压板及第二压板，所述第一压板和第二压板均为镂空结构，同时准备相应大小的不锈钢箔片作为加工原材料；

S2、将不锈钢箔片放置在基板上，将第一压板放置在不锈钢箔片上施压使得第一压板、不锈钢箔片、基板三者在后续加工过程中不发生相对位移；

S3、不锈钢箔片上的显露区域为加工区域，结合最终所需电热网格形状，在加工区域内沿电热网格线路进行切割，形成废料区域，同时废料区域进行碎片化切割，形成废料碎片；

S4、将废料区域中的废料移走；

S5、将第一压板取走，将第二压板放置在已完成部分切割的不锈钢箔片上，保证第二压板、不锈钢箔片、基板三者在后续加工过程中不发生相对位移_；

S6、重复步骤S3、S4，对不锈钢箔片进一步进行二次激光切割且移走废料；

S7、在完成所有切割任务后，将第二压板取走，此时放置在基板上的不锈钢箔片已经被加工成最终所需的电热网格形状；

其中，所述第一压板和第二压板的镂空部分为互补关系，当第一压板和第二压板叠放并使二者几何中心重叠时，将形成一块完整的、无开孔和缝隙的压板。

2.根据权利要求1所述的金属电热网格的激光切割加工方法，其特征在于：所述第一压板和第二压板根据最终所需电热网格的尺寸进行设计制作。

3.根据权利要求1所述的金属电热网格的激光切割加工方法，其特征在于：所述第一压板和第二压板均包括显露区域和遮盖区域，所述第一压板覆盖在不锈钢箔片上时的显露区域是第二压板覆盖在不锈钢箔片上时的遮盖区域，所述第一压板覆盖在不锈钢箔片上时的遮盖区域是第二压板覆盖在不锈钢箔片上时的显露区域。

4.根据权利要求3所述的金属电热网格的激光切割加工方法，其特征在于：所述第一压板及第二压板的显露区域和遮盖区域分别平行间隔设置来形成镂空结构。

5.根据权利要求1中所述的金属电热网格的激光切割加工方法，其特征在于：所述步骤S4、步骤S6中采用磁性吸附器移动至加工区域上方，利用磁场将每个区域中的废料碎片吸走。

6.根据权利要求1中所述的金属电热网格的激光切割加工方法，其特征在于：所述步骤S3、步骤S6中结合最终所需电热网格形状控制激光束扫描系统在加工区域内沿电热网格显露进行切割。

7.一种金属电热网格，其特征在于：采用如权利要求1-6任一项所述金属电热网格的激光切割加工方法制得。

8.根据权利要求7所述的金属电热网格，其特征在于：所述金属电热网格包括第一引电带和第二引电带，所述第一引电带和第二引电带上分别设有第一引电导线和第二引电导线。

9.一种金属电热网格薄膜的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：

T1、于如权利要求1-6任一项所述的金属电热网格的激光切割加工方法加工而成的金属电热网格上贴覆第一绝缘膜，贴覆后翻转，于金属电热网格的第一引电带和第二引电带上放置第一引电导线和第二引电导线；

T2、接着贴覆第二绝缘膜，形成金属电热网格薄膜。

10.一种金属电热网格薄膜，其特征在于：采用如权利要求9所述的金属电热网格薄膜的制备方法制得。