一种厚板激光切割方法与流程

1.本发明涉及一种激光加工方法，具体地为一种厚板激光切割方法。

背景技术：

2.目前，激光切割技术已大规模在钣金加工、冶金设备、工程机械、精密配件、工艺礼品、家用电器等诸多领域应用。目前传统的激光切割金属主要采用的是利用切割头内的光学系统汇聚到材料表面使其融化，并通过提供辅助气体吹除融化材料来实现切割。但在厚板激光切割时，切割面下部条纹显著粗大，且伴随严重的粘渣等问题。

技术实现要素：

3.本发明所要解决的技术问题是，提供一种厚板激光切割方法，以解决厚板激光切割时，切割面下部条纹显著粗大，且伴随严重的粘渣等问题。
4.本发明所要解决其技术问题所采用的技术方案是：
5.一种厚板激光切割方法，包括以下步骤：
6.步骤1，提供待切割工件，所述待切割工件厚度为20～50mm；
7.步骤2，提供激光切割系统，所述激光切割系统包括第一激光发生器、第一传输光纤、第一激光加工头、第一激光束、切割辅助气体气瓶、底部集尘装置，所述切割辅助气体气瓶通过传输管与所述第一激光加工头固定连接；所述底部集尘装置包括环形气罩，所述环形气罩的一侧连接有气动抽风机；
8.步骤3，提供激光加热系统，所述激光加热系统包括第二激光发生器、第二传输光纤、第二激光加工头、第二激光束；
9.步骤4，启动所述激光加热系统，第二激光加工头输出第二激光束，第二激光束辐照待切割工件下表面，熔化待切割工件底部；
10.步骤5，启动所述激光切割系统，所述第一激光加工头输出第一激光束，第一激光束垂直辐照待切割工件上表面，然后切割辅助气体气瓶通过传输管输出切割辅助气体，实施厚板激光切割，再通过底部集尘装置收集切割飞溅和废气；
11.步骤6，所述第一激光加工头、第二激光加工头和底部集尘装置同步移动，达到切割末端点时，关闭激光加热系统和激光切割系统，完成切割过程。
12.在一个实施方式中，所述第一激光发生器和所述第二激光发生器均为高亮度抗高反光纤激光器。
13.在一个实施方式中，所述第二激光束熔化深度h为3～10mm。
14.在一个实施方式中，所述切割辅助气体压力为0.5～3bar。
15.在一个实施方式中，所述第一激光束与第二激光束在切割方向上相距δ1为0.5～2mm。
16.在一个实施方式中，所述第一激光束与第二激光束在垂直于切割方向上相距δ2为1～5mm。
17.在一个实施方式中，所述第二激光加工头末端与待切割工件下表面距离d为50～100mm。
18.在一个实施方式中，所述第一激光束功率为6000～20000w；所述第二激光束功率为2000～8000w。
19.与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
20.1.本发明通过在厚板激光切割的待切割工件下表面前方增加激光加热系统，采用第二激光束预先熔化一定深度的待切割工件底部材料，使得第一激光束进行切割时待切割工件底部材料温度在熔点温度及以上，避免了常规厚板切割过程中待切割工件底部材料由于能量不足导致未充分熔化形成粗大切割条纹，且伴随严重的粘渣等问题。
21.2.本发明提供的一种厚板激光切割方法，可以推广应用到厚板横切、立切和全位置切割等过程中，适应性强。
附图说明
22.图1为常规厚板激光切割过程示意图。
23.图2为本发明实施例1厚板激光切割示意图。
24.图3为本发明实施例厚板激光切割两激光束布置示意图。
25.图中：1-第一激光加工头，2-第一激光束，3-切割辅助气体，4-切割缝，5-熔融金属，6-待切割工件，7-逆喷熔融金属，8-等离子体，9-熔渣，10-挂渣，11-第二激光加工头，12-第二激光束，13-加热熔池，14-环形气罩，15-气动抽风机，16-切割辅助气体气瓶，17-光滑切割缝。
具体实施方式
26.以下结合附图及实施例对本发明作进一步说明。
27.实施例1
28.如图2-3所示，本实施例包括以下步骤：
29.步骤1，提供待切割工件6，待切割工件6厚度为20～50mm；
30.步骤2，提供激光切割系统，激光切割系统包括第一激光发生器、第一传输光纤、第一激光加工头1、第一激光束2、切割辅助气体气瓶16、底部集尘装置，切割辅助气体气瓶16通过传输管与第一激光加工头1固定连接；底部集尘装置包括环形气罩14，环形气罩14的一侧连接有气动抽风机15；在本实施例中，第一激光束2功率为6000～20000w；切割辅助气体压力为0.5～3bar；
31.步骤3，提供激光加热系统，激光加热系统包括第二激光发生器、第二传输光纤、第二激光加工头11、第二激光束12；在本实施例中，第二激光束12功率为2000～8000w
32.步骤4，启动激光加热系统，第二激光加工头11输出第二激光束12，第二激光束12辐照待切割工件4下表面，熔化待切割工件底部；在本实施例中，第二激光加工头11末端与待切割工件6下表面距离d为50～100mm；且第二激光束12熔化深度h为3～10mm，即熔化待切割工件底部深度h为3～10mm；
33.步骤5，启动所述激光切割系统，第一激光加工头1输出第一激光束2，第一激光束2垂直辐照待切割工件上表面，然后切割辅助气体气瓶16通过传输管输出切割辅助气体，实
施厚板激光切割，再通过底部集尘装置收集切割飞溅和废气；在本实施例中，通过气动抽风机15的运行并通过环形气罩14收集切割飞溅和废气、熔渣9。
34.步骤6，第一激光加工头1、第二激光加工头11和底部集尘装置同步移动，达到切割末端点时，关闭激光加热系统和激光切割系统，完成切割过程；在本实施例中，第一激光束2与第二激光束12在切割方向上相距δ1为0.5～2mm；第一激光束2与第二激光束12在垂直于切割方向上相距δ2为1～5mm。
35.此外，第一激光发生器和所述第二激光发生器均为高亮度抗高反光纤激光器。
36.由此，与图1相比较，本发明通过在厚板激光切割的待切割工件下表面前方增加激光加热系统，采用第二激光束预先熔化一定深度的待切割工件底部材料，使得第一激光束进行切割时待切割工件底部材料温度在熔点温度及以上，避免了常规厚板切割过程中待切割工件底部材料由于能量不足导致未充分熔化形成粗大切割条纹，且伴随严重的粘渣等问题。
37.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。

技术特征：

1.一种厚板激光切割方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，提供待切割工件(6)，所述待切割工件(6)厚度为20～50mm；步骤2，提供激光切割系统，所述激光切割系统包括第一激光发生器、第一传输光纤、第一激光加工头(1)、第一激光束(2)、切割辅助气体气瓶(16)、底部集尘装置，所述切割辅助气体气瓶(16)通过传输管与所述第一激光加工头(1)固定连接；所述底部集尘装置包括环形气罩(14)，所述环形气罩(14)的一侧连接有气动抽风机(15)；步骤3，提供激光加热系统，所述激光加热系统包括第二激光发生器、第二传输光纤、第二激光加工头(11)、第二激光束(12)；步骤4，启动所述激光加热系统，第二激光加工头(11)输出第二激光束(12)，第二激光束(12)辐照待切割工件(6)下表面，熔化待切割工件底部；步骤5，启动所述激光切割系统，所述第一激光加工头(1)输出第一激光束(2)，第一激光束(2)垂直辐照待切割工件上表面，然后切割辅助气体气瓶(16)通过传输管输出切割辅助气体，实施厚板激光切割，再通过底部集尘装置收集切割飞溅和废气；步骤6，所述第一激光加工头(1)、第二激光加工头(11)和底部集尘装置同步移动，达到切割末端点时，关闭激光加热系统和激光切割系统，完成切割过程。2.根据权利要求1所述的厚板激光切割方法，其特征在于：所述第一激光发生器和所述第二激光发生器均为高亮度抗高反光纤激光器。3.根据权利要求2所述的厚板激光切割方法，其特征在于：所述第二激光束(12)熔化深度h为3～10mm。4.根据权利要求3所述的厚板激光切割方法，其特征在于：所述切割辅助气体压力为0.5～3bar。5.根据权利要求4所述的厚板激光切割方法，其特征在于：所述第一激光束(2)与第二激光束(12)在切割方向上相距δ1为0.5～2mm。6.根据权利要求5所述的厚板激光切割方法，其特征在于：所述第一激光束(2)与第二激光束(12)在垂直于切割方向上相距δ2为1～5mm。7.根据权利要求6所述的厚板激光切割方法，其特征在于：所述第二激光加工头(11)末端与待切割工件(6)下表面距离d为50～100mm。8.根据权利要求7所述的厚板激光切割方法，其特征在于：所述第一激光束(2)功率为6000～20000w；所述第二激光束(12)功率为2000～8000w。

技术总结

一种厚板激光切割方法，包括以下步骤：步骤1，提供待切割工件；步骤2，提供激光切割系统，激光切割系统包括第一激光发生器、第一传输光纤、第一激光加工头、第一激光束、切割辅助气体气瓶、底部集尘装置；步骤3，提供激光加热系统，激光加热系统包括第二激光发生器、第二传输光纤、第二激光加工头、第二激光束；步骤4，启动激光加热系统，第二激光束辐照待切割工件下表面，熔化待切割工件底部；步骤5，启动激光切割系统，第一激光束垂直辐照待切割工件上表面，切割辅助气体气瓶输出辅助气体，实施厚板切割；步骤6，第一激光加工头、第二激光加工头和底部集尘装置同步移动，达到切割末端点时，关闭激光加热系统和激光切割系统，完成切割。完成切割。完成切割。