机械设计与制造工程
Machine Design and Manufacturing Engineering 2021年5月
50 5
Mgy. 2021
Vol. 50 No. 5
DOI ： 10. 3969/j. issn. 2095 - 509X. 2021.05. 023
雷伟斌，韩斌慧
(西安航空职业技术学院航空
工程学院，陕西西安710089 )
摘要：采用YAG 脉冲激光切割机切割1.5 mm 厚镀锌钢板，运用单因素分析法，分别研究了切割 度、激光功率、离 量对切
度、
切割速度 出现切不透的现象；激光功率增大使切 度增大；离焦量减小使挂渣厚度增
加。单因素分析结果显示，激光切割1.5 mm 厚镀锌钢板的最佳工艺参数为切割速度600 mW
min 、切割功率400 W 、离焦量- 0.35 mm o
关键词：激光；切割；工艺参数；镀锌钢板中图分类号:TG485
文献标识码:A 文章编号：2095 -509X (2021)05 -0108 -03
锌钢板具有较强的防 能力，不仅因为锌可以在钢铁 形成致密的保护层，而且具有阴极
保 ，当 锌层破损时，仍能通过 保用来防止铁 &门，因此镀锌钢板 〕应用于汽车
、 、交通运输、家具 领域。
较厚的镀锌钢板 的切割方式很难满足切
的要求，
切割 具有 :
%
，可以 地 切割的不足。影响 切割质量的因素较多，如切割速
%
、离量、
、频
，若切割参数选
不当会使切割质量受到严重影响。 &2'采用正交试验分析 切割430不锈钢板材的参数进行 ，为提高切割质量和 提供考；冯 &3'采用YAG 脉冲 切割机对1mm 的304不锈 板进行切割试验，研究了电流、、切割 切割参数对304不锈 板切割量的影响，并 出了合理的切割参数；
&4
'
以1 mm 厚1GW7Mn6Ni5N 板为研究对
象，采用YAG 进行切割，通过正交试验分
析 地分析
、脉冲 、重复频率
切割
板上下切 的影响 ，为激
切割参数的选取和 提供了依据；魏同学&5'
采用 切割2 mm 厚06CW9Ni10不锈钢板，
置不同的 、切割 、离焦量 数进
行试验， 出合理的切割参数。
前，
不锈钢和铝合金的
切割理
论及工艺研究已较为成熟，但
锌钢板的切割工艺研究较少。本文采用YAG
切割1.5
mm 锌 板， 析切 割
、 、 离 量
等参数对切缝上下
、挂渣量、是否切透的影响，
后得出合理的工艺参数。
1试验方案
1. 1
设备与材料
本试验采用武汉楚天股份有限公司生产的 JHM-1GY-500D 型YAG 激光切割机，如图1所
示，其主要由电 、主机柜、
，主
是脉冲Nd : YAG
，工介质是掺， 为
， 出 为
波长1.064 #m 的不可见红外光，额
出功率
600 W ， 式为水冷，辅助 为空气，气压为
0.7 MPa 。切
采用光学影像仪测量，并取平
均值作为
测量值&6'(
(a)主机 (b)冷却系统
图1 激光加工设备
试验切割对象为1.5 mm 厚的DC54D + Z 镀
收稿日期：2019-12-20
基金项目：西安航空职业技术学院2019年度高层次人才启动金项目(19XHQDJ - 001)
抗菌膜
作者简介：雷伟斌(1979―)，男，副教授，硕士，主要研究方向为机械制造与自动化、职业教育等，80578858@ qq. com.
-108
-
2021年第5期雷伟斌：镀锌钢板激光切割工艺参数研究
锌钢板，该板为锌钢板，具有超、特深冲、纯锌层的特性，本1
表1DC54D+Z镀锌钢板成分％
C So Mn P S Ae To Nb
$0.01$0.10$0.30$0.025$0.020$0.015$0.10-
1.2试验方Q
本文试验以研究切割速度、激光功率和离焦量对镀锌钢板切割质量的影响为目的。首先，在200 mm X200mm的镀锌钢板上每隔10mm切割一条缝，对每条缝隙的上、下缝隙进行测量；然后，观察下缝隙处的挂渣并进行综合析;
后，根据分析结出切割工艺参数。试验工艺参数以书为基础进行调整，切割
为400mm/min，为300W，离焦量为0。
2试验结果分析
2.1切割速度对切割质量的影响
切割切割量、切割有重要的影响。在切割过程中若切割过快，会致工件切不透，切割；若切割过慢，
则工会过熔，下渣增多，切力口，影响切割质量。
2为不同切割下工件上、下的宏观形态，表2为不同切割速度下工件切割质量。
，到位上的能量不能完全
切割处的金属，致切透的发生。从2中可以看出，当切割速度较低时，在锌板的下挂渣现象比较，这是在单位面上的激光能量大，的属较多所致。2可以看出，在切割速度为600mm/min时镀锌钢板切割质量较好(
2.2激光功率对切割质量的影响
切割的大切、切割和切割质量有非常重要的影响。在其他参数不变的情下，激光切割加工过程中存在切割质量的激，该会挂渣或过烧，致加工质量下降。图3为不同切割功率下工件上、下宏观形态，对切割后试样进行测量，绘制出激光切割切、挂渣厚度的，4。
(a)上表面(b)下表面
图2不同切割速度下工件上、下表面宏观形态
3
图
力
O.
(a)上表面(b)下表面
不同激光切割功率下工件上、下表面宏观形态
表2不同切割速度对切割质量的影响
序号
切割速度/
(mm・min-1$
切缝宽度/
mm挂渣情况是否切透
14000.72较多是
25000.71较少是电子胶带
36000.70无是
47000.69较少否
58000.68较少否
69000.65较否
从图2和表2可知，在其他参数不变的情况下，当切割达700mm/min时，出现了切不透的情；切割速度为800mm/min及以上时，切不分的大，同时切缝宽度减才、。这是切割速
.67
75
O.
9
6
73
力
o.
O.
-切缝宽度—•—挂渣厚度-10.26
-------------------'-----1-----0.08
100200300400500600
激光功率/W
图4激光功率与切缝宽度、挂渣厚度关系曲线
4可知，在他参数不变、100 W递增至600W时，切缝宽度由0.68mm增加至0.75mm，切割缝隙背面的挂渣量逐渐减少，这是因为大加工能力，被加工
充，切力口，挂渣减少,
・109
・
2021
年第50卷
机械设计与制造工程
而且从图3中可以看出6条切缝均切透。由此可
知，在切割镀锌钢板时增大 切割 可以有效
提高切割质量。
2.3离焦量对切割质量的影响
离焦量是 到工 的距离，它直接
豆渣搅拌机影响切割 的 、切
以及 渣的
附着状况。图5为不同离焦量切割后工件上、下
宏观形态，图6为离焦量与切
、挂渣
关
(
5
，随离焦量的减小试样下表挂渣
加口，这是
位置太超前，使
切割的工件下端 收的热量增多，在 他切割
数不变的 下，导致切割的
和切缝附近已熔化的
在工件下 流动，
后
的
会呈球状沾附在工件的下
。从图
6可知，当离焦量从0.25 mm 递减至- 0. 95 mm 时，
O
5
O 5
O
3 2 2 J J O.
0.0.0.0.
I
超M 规拥
2
6O.
4 2.7.7
塑料单向阀
o.O.i 超腿麴昼
0 8
6
4.76 6 6O.O.O.O.0.05
-0.95 -0.75 -055 -0.35
离焦量/mm
0.60
0 0.25
图6离焦量与切缝宽度、挂渣厚度关系曲线
切
0.63 mm 加 0.73 mm , 挂渣
0.10 mm 增加至0.25 mm ，这说明离焦量对切
地板线槽度和挂渣厚度影响显著。
3结论
本文以1.5 mm 锌钢板为研究对象，采用
YAG ：
进行切割，运用单因素试验
析了切割速度、
、离量的 切 度和挂渣厚度的影响，得出以下结论:
1) 切割
切割质量有重要影响。在其他
参数确定后，切割 进行合理的调整，切割速度
过大容易切不透，切割 过小切缝下
会
钢板切割增加，而且易挂渣。切割DC54D + Z 镀锌钢板为600 mm/min 时切割质量最好。
2)
大，激光加工能力增强，被切割材
充分，切
大。切割DC54D + Z 镀锌
板 为400 W o 3) 在 他工艺 数 不 的 下, 离量减 切
挂渣 均有 加，当离
量为-0. 35 mm 时，切割质量最佳。
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Research on laser cutting process parameters of galvanizee steel sheet
Lei Weibin , Han Binhui
(School of AeronauUcal Manufacturing Engineering ,
Xian Aeronautical Polytechnic Institute ,Shaanxi Xian , 710089, China )
Abstrad : YAG pulse laser cutting machine is used to cut 1. 5 mm thick galvanized steel sheet. The inluencc of
cutting speed , laser power and defocusing amount on the slit width and slag thickness is studied by single factor a
nalysis method , and the process paameters of laser cutting arc determined. Thvesults show t
hat the phenomenon of impenetrability appears when the cutting speed is too high , the width of the cutting seam increases with the in
crease of laser power , and the thickness of slag hanging increases with the decrease of defocusing amount. The re sults of single factor analysis show that the best technolooical parameters of laser cutting 1.5 mm galvanized steel sheet arc cutting speed of 600 mm/min, cutting power of 400 W and defocusing amount of -0. 35 mm.
Key words Jaer ； cutting ； process parameters ； galvanized steel plate
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