超厚板材用防缺陷高均质激光坡口切割工艺的制作方法

本发明属于超厚板材切割工艺，尤其涉及超厚板材用防缺陷高均质激光坡口切割工艺。

背景技术：

1、在重型钢结构、压力容器、工程机械厚板焊接领域，厚度80mm及以上超厚板材的坡口加工质量，直接决定构件焊接成型精度、整体结构强度与长期服役安全性。相较于传统机械切削、火焰切割工艺，激光加工具备热影响区小、切割精度高、加工效率快、工件无机械挤压变形的显著优势，目前已广泛应用于厚板坡口精密加工场景。

2、但针对80mm及以上规格的超厚板材，其板材截面厚度大、坡口加工余量多、激光熔透行程长，加工过程热累积效应显著，常规激光坡口切割工艺存在明显的适配局限性。现有激光切割工艺多采用一次性大余量整体切割或固定轨迹分层切割模式，在超厚板大余量加工工况下，单次切削金属去除量大，激光热输入集中，易导致坡口区域余量去除无序，加工后坡面残留余量分布不均，形成无规则高低差与加工纹路，导致超厚板材坡口坡面均质度不足，无法满足高端重型装备中超厚板材坡口高精度、无缺陷的加工生产需求。

技术实现思路

1、本发明针对现有技术中的问题，提出如下技术方案：

2、超厚板材用防缺陷高均质激光坡口切割工艺，包括以下步骤：

3、s1、板材装夹；

4、将超厚板材锁紧固定于工作台，扫描板材数据后，根据板材标定加工基准；

5、s2、切割路径规划；

6、预留出打孔位置的废料区域后，基于最终坡口成型坡面与其倾斜角度θ规化切割路径，并根据倾斜角度θ分为三种切割加工模式，同时，预留出坡面精加工余量；

7、s3、废料区垂直预打孔处理；

8、切割头维持垂直姿态移动至零件轮廓外侧废料区域的引刀点位，采用高功率慢速穿孔工艺垂直向下打孔，直至完全熔穿板材形成引刀通孔，作为激光粗开槽工序的切入起点；

9、s4、分区多级垂直凹槽粗开槽加工；

10、采用垂直切割方式，依次递进成型凹槽结构进行切割处理，先切割成型主凹槽，所述主凹槽端部贴近最终坡口成型坡面，再于主凹槽两侧切割次凹槽，最后在次凹槽两侧切割小凹槽，根据板材厚度在小凹槽外侧继续增设尺寸逐级缩小的微型凹槽，调整开槽层级数量匹配不同厚度板材余量去除需求，通过多组、多级递进式垂直切割逐层去除坡口绝大部分加工废料，粗加工完成后，坡面留存均匀余量与阶梯凸起结构；

11、s5、坡面精加工；

12、调节激光切割头姿态，使激光入射角度、焦点高度完全匹配坡口最终成型斜面倾角，分层递进切除阶梯凸起结构后，再沿坡口完整轮廓多次环绕精切削，逐层消除坡面细微刀痕及微量残余凸起，完成坡口坡面整体均质加工。

13、作为上述技术方案的优选，还包括：

14、s6、设备复位与下料检测；

15、精加工完成后关闭激光输出，控制切割头复位至初始零位；解除板材锁紧固定并完成下料，检测坡口倾角、钝边高度、坡面粗糙度关键尺寸参数，依据检测结果迭代优化后续批次加工工艺参数。

16、作为上述技术方案的优选，所述s4步骤多级垂直粗开槽加工完成后与s5步骤坡面精加工前之间设有清渣工序：

17、清理各级凹槽内部及板材坡口加工区域的熔融熔渣与粘连废渣，确保加工区域无浮渣、无块状熔渣残留后，再进入坡面精加工工序。

18、作为上述技术方案的优选，所述s2步骤中的三种切割加工模式根据坡口成型坡面倾斜角度θ划分：

19、当θ＜40°为缓坡工况，采用水平深切搭配竖直多次分层垂直切割方式去除坡口废料；

20、当40°≤θ≤50°为常规坡工况，采用水平、竖直等距同步分层切割方式去除坡口废料；

21、当θ＞50°为陡坡工况，采用竖直深切搭配水平多次分层垂直切割方式去除坡口废料。

22、作为上述技术方案的优选，所述s5步骤中阶梯凸起结构采用双层递进式倾斜切削去除，具体为：

23、采用与坡口成型斜面倾角一致的倾斜激光光束，首层切削剥离阶梯凸起上部主体余量，次层精准切削清除阶梯根部残余材料，分层彻底消除多级垂直开槽遗留的阶梯结构，成型平整、均匀的基础坡口坡面。

24、作为上述技术方案的优选，所述s5步骤中坡面精加工采用逐级递减切削余量策略，首道精切削去除绝大部分表层余量，后续每道精切削单次切削厚度逐级减小，逐级优化坡面均质度。

25、作为上述技术方案的优选，所述s2-s5步骤中，预打孔及开槽、精加工全过程采用高压辅助气体持续吹扫，以抑制切割过程挂渣、氧化层增厚及切口烧蚀缺陷。

26、作为上述技术方案的优选，所述板材装夹采用多点液压压紧限位方式进行夹取固定，以抵消厚板切割热应力形变。

27、本发明的有益效果为：

28、1、多次垂直递进切割通过主凹槽、次凹槽、小凹槽由内至外逐级分层去除坡口余量，将超厚板材原本一次性切除的大厚度余量拆分为多次垂直剥离，刻意形成高度均匀、层级规整的阶梯凸起结构，还可根据板材实际厚度需求，在小凹槽外侧继续增设层级尺寸逐级缩小的微型凹槽，厚板增加更多细分槽体、薄板减少开槽层级，灵活匹配不同厚度工件的余量去除需求，配合后续双层递进式阶梯凸起去除工艺，消除坡面高低差与加工纹路，有效适配超厚板材厚截面、大熔透区间的加工需求，最终实现坡口全域平整、厚薄均匀的高精度均质成型效果；

29、2、缓坡工况通过水平深切搭配竖直多次分层切割，能够均匀覆盖横向加工区域，保证平缓坡面余量去除均匀、过渡顺滑；常规坡工况采用水平、竖直等距同步分层切割，可稳定平衡加工精度与加工效率，实现标准化高效成型；陡坡工况依托竖直深切搭配水平多次分层切割，可优先保障板材根部完全熔透，配合水平分层精细修整侧向余量，保证陡坡坡口成型规整、尺寸精准。通过分角度适配专属加工模式，可让不同倾角的坡口均能形成均匀稳定的阶梯余量结构，统一各类坡口的精加工基础工况，全面提升全角度坡口的成型一致性与加工质量稳定性。

1.超厚板材用防缺陷高均质激光坡口切割工艺，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的超厚板材用防缺陷高均质激光坡口切割工艺，其特征在于，还包括：

3.根据权利要求1所述的超厚板材用防缺陷高均质激光坡口切割工艺，其特征在于，所述s4步骤多级垂直粗开槽加工完成后与s5步骤坡面精加工前之间设有清渣工序：

4.根据权利要求1所述的超厚板材用防缺陷高均质激光坡口切割工艺，其特征在于，所述s2步骤中的三种切割加工模式根据坡口成型坡面倾斜角度θ划分：

5.根据权利要求1所述的超厚板材用防缺陷高均质激光坡口切割工艺，其特征在于，所述s5步骤中阶梯凸起结构采用双层递进式倾斜切削去除，具体为：

6.根据权利要求5所述的超厚板材用防缺陷高均质激光坡口切割工艺，其特征在于，所述s5步骤中坡面精加工采用逐级递减切削余量策略，首道精切削去除绝大部分表层余量，后续每道精切削单次切削厚度逐级减小，逐级优化坡面均质度。

7.根据权利要求1所述的超厚板材用防缺陷高均质激光坡口切割工艺，其特征在于，所述s2-s5步骤中，预打孔及开槽、精加工全过程采用高压辅助气体持续吹扫，以抑制切割过程挂渣、氧化层增厚及切口烧蚀缺陷。

8.根据权利要求1所述的超厚板材用防缺陷高均质激光坡口切割工艺，其特征在于，所述板材装夹采用多点液压压紧限位方式进行夹取固定，以抵消厚板切割热应力形变。