一种厚板万瓦级激光亮面切割方法

1.本发明涉及激光加工技术领域，具体是指一种厚板万瓦级激光亮面切割方法。


背景技术：

2.近年来，随着大功率激光光源、传输光纤和合束器等技术的发展，绿色低碳万瓦级激光切割技术在厚板切割领域发挥着重要作用。一般将厚度大于12mm的板材称为厚板，如何获得光滑发亮的切割断面，实现亮面切割，是提升中厚板激光切割效率和质量的关键。
3.目前公知的激光亮面切割方法，仅有一篇：一种碳钢板光纤激光亮面切割的装置。中国专利《一种碳钢板光纤激光亮面切割的装置》，公告号为cn206105161 u，公告日为2017年4月19日。该方法采用的激光功率为4千瓦，切割板材的厚度为8mm。上述激光亮面切割装置在切割中薄板时，优势十分明显，但是当激光功率提高至万瓦级别，且板材的厚度提高到12mm以上，激光和材料的相互作业更加激烈，需要进一步开发适合大功率激光的适合更大厚度板材切割的激光亮面切割方法。


技术实现要素：

4.本发明解决上述的中厚板激光切割效率和质量一般技术问题，提供一种适合大功率激光的适合更大厚度板材切割的厚板万瓦级激光亮面切割方法。
5.为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案为：一种厚板万瓦级激光亮面切割方法，包括以下步骤：
6.s1、将待切割工件置于切割平台，且位于切割喷嘴下方；
7.s2、保持切割喷嘴与工件两者之间的相互垂直；
8.s3、设定激光功率为至少为12kw、切割速度为1.5m/min～3m/min，切割喷嘴高度为0.8mm～1.0mm，切割气压为0.6mpa～1.2mpa，切割光束聚焦直径为0.1mm～0.3mm，切割双层喷嘴直径为0.8mm～1.0mm；
9.s4、打开激光器，启动激光切割系统，并实施切割。
10.优选地，采用的激光器为co2激光器、yag激光器、光纤激光器中的一种。
11.优选地，切割气体为纯度为至少为99.9％的氧气。
12.可选地，所述步骤s3中，12mm厚板万瓦级光纤激光亮面切割，则设定激光功率为12kw、切割速度为2.5m/min、喷嘴高度为0.8mm、切割气压为0.6mpa、光束直径为0.1mm、喷嘴直径0.8mm。
13.可选地，所述步骤s3中，25mm厚板万瓦级光纤激光亮面切割，则设定激光功率为20kw、切割速度为2.2m/min、喷嘴高度为0.9mm、切割气压为0.8mpa、光束直径为0.2mm、喷嘴直径0.9mm。
14.可选地，所述步骤s3中，50mm厚板万瓦级光纤激光亮面切割，则设定激光功率为30kw、切割速度为2.0m/min、喷嘴高度为1.0mm、切割气压为1.2mpa、光束直径为0.3mm、喷嘴直径1.0mm。
15.本发明具有如下优点：本发明方法只涉及一个4千瓦的光纤激光光源，旨在解决8mm厚板材的切割问题。而本发明中，针对的是厚板材料，且采用的是1万瓦以上的激光光源，激光种类也可以是co2激光器、yag激光器，不局限激光器种类。板材越厚，激光功率越大，两者之间的相互作业更加激烈，对于切割断口的质量控制更加困难，需要严格匹配激光功率、切割速度和喷嘴高度及光束直径等众多参数，实现亮面切割。因此，本发明不仅仅是该方法的提升，当激光从4千瓦提高到1万瓦及以上，且材料厚度提升到12mm时，激光束、氧气与材料作用时，材料熔化、气化、氧化放热等物理化学过程更加复杂，光致等离子体、激光束和材料的相互作用也需要控制。上述复杂的物理化学过程，需要较好的匹配激光能量输入、氧气流量及方向与材料厚度的关系，避免断面表面氧化、挂渣等现象，提高了切割质量。
附图说明
16.图1是本发明一种厚板万瓦级激光亮面切割方法的流程示意图。
17.如图所示：1、激光束，2、切割喷嘴，3、待切割工件。
具体实施方式
18.下面结合附图对本发明做进一步的详细说明。
19.实施例一，12mm厚板万瓦级光纤激光亮面切割：
20.结合附图1，s1、将待切割工件置于切割平台，且位于切割喷嘴下方；
21.s2、保持切割喷嘴与工件两者之间的相互垂直；
22.s3、设定激光功率为12kw、切割速度为2.5m/min、喷嘴高度为0.8mm、切割气压为0.6mpa、光束直径为0.1mm、喷嘴直径0.8mm；
23.s4、打开激光器，启动激光切割系统，并实施切割。
24.实施例二，25mm厚板万瓦级光纤激光亮面切割：
25.结合附图1，s1、将待切割工件置于切割平台，且位于切割喷嘴下方；
26.s2、保持切割喷嘴与工件两者之间的相互垂直；
27.s3、设定激光功率为20kw、切割速度为2.2m/min、喷嘴高度为0.9mm、切割气压为0.8mpa、光束直径为0.2mm、喷嘴直径0.9mm；
28.s4、打开激光器，启动激光切割系统，并实施切割。
29.实施例三，50mm厚板万瓦级光纤激光亮面切割：
30.结合附图1，s1、将待切割工件置于切割平台，且位于切割喷嘴下方；
31.s2保持切割喷嘴与工件两者之间的相互垂直；
32.s4、设定激光功率为30kw、切割速度为2.0m/min、喷嘴高度为1.0mm、切割气压为1.2mpa、光束直径为0.3mm、喷嘴直径1.0mm；
33.s4、打开激光器，启动激光切割系统，并实施切割。
34.本发明在具体实施时，本发明的实施效果与中国专利《一种碳钢板光纤激光亮面切割的装置》的区别在于该方法只涉及一个4千瓦的光纤激光光源，旨在解决8mm厚板材的切割问题。而本发明中，针对的是厚板材料，且采用的是1万瓦以上的激光光源，激光种类也可以是co2激光器、yag激光器，不局限激光器种类。板材越厚，激光功率越大，两者之间的相互作业更加激烈，对于切割断口的质量控制更加困难，需要严格匹配激光功率、切割速度和
喷嘴高度及光束直径等众多参数，实现亮面切割。因此，本发明不仅仅是该方法的提升，当激光从4千瓦提高到1万瓦及以上，且材料厚度提升到12mm时，激光束、氧气与材料作用时，材料熔化、气化、氧化放热等物理化学过程更加复杂，光致等离子体、激光束和材料的相互作用也需要控制。上述复杂的物理化学过程，需要较好的匹配激光能量输入、氧气流量及方向与材料厚度的关系，避免断面表面氧化、挂渣等现象，提高了切割质量。
35.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。


技术特征：
1.一种厚板万瓦级激光亮面切割方法，其特征在于：包括以下步骤：s1、将待切割工件置于切割平台，且位于切割喷嘴下方；s2、保持切割喷嘴与工件两者之间的相互垂直；s3、设定激光功率为至少为12kw、切割速度为1.5m/min～3m/min，切割喷嘴高度为0.8mm～1.0mm，切割气压为0.6mpa～1.2mpa，切割光束聚焦直径为0.1mm～0.3mm，切割双层喷嘴直径为0.8mm～1.0mm；s4、打开激光器，启动激光切割系统，并实施切割。2.根据权利要求1所述的一种厚板万瓦级激光亮面切割方法，其特征在于：采用的激光器为co2激光器、yag激光器、光纤激光器中的一种。3.根据权利要求2所述的一种厚板万瓦级激光亮面切割方法，其特征在于：切割气体为纯度为至少为99.9％的氧气。4.根据权利要求3所述的一种厚板万瓦级激光亮面切割方法，其特征在于：所述步骤s3中，12mm厚板万瓦级光纤激光亮面切割，则设定激光功率为12kw、切割速度为2.5m/min、喷嘴高度为0.8mm、切割气压为0.6mpa、光束直径为0.1mm、喷嘴直径0.8mm。5.根据权利要求3所述的一种厚板万瓦级激光亮面切割方法，其特征在于：所述步骤s3中，25mm厚板万瓦级光纤激光亮面切割，则设定激光功率为20kw、切割速度为2.2m/min、喷嘴高度为0.9mm、切割气压为0.8mpa、光束直径为0.2mm、喷嘴直径0.9mm。6.根据权利要求3所述的一种厚板万瓦级激光亮面切割方法，其特征在于：所述步骤s3中，50mm厚板万瓦级光纤激光亮面切割，则设定激光功率为30kw、切割速度为2.0m/min、喷嘴高度为1.0mm、切割气压为1.2mpa、光束直径为0.3mm、喷嘴直径1.0mm。

技术总结
本发明涉及一种厚板万瓦级激光亮面切割方法，包括以下步骤：S1、将待切割工件置于切割平台，且位于切割喷嘴下方；S2、保持切割喷嘴与工件两者之间的相互垂直；S3、设定激光功率为至少为12kW、切割速度为1.5m/min～3m/min，切割喷嘴高度为0.8mm～1.0mm，切割气压为0.6MPa～1.2MPa，切割光束聚焦直径为0.1mm～0.3mm，切割双层喷嘴直径为0.8mm～1.0mm；S4、打开激光器，启动激光切割系统，并实施切割。本发明的优点：解决现有激光切割方法在切割厚板碳钢时，存在切割断面氧化、断面粗糙、挂渣严重、锥度大等问题。度大等问题。度大等问题。


技术研发人员：冯杰才 郑曦 张仕进 刘彦杰 任子为
受保护的技术使用者：西北工业大学太仓长三角研究院
技术研发日：2022.06.16
技术公布日：2022/9/2