(19)中华人民共和国国家知识产权局
(12)发明专利申请
(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201610827150.9
(22)申请日 2016.09.14
(71)申请人 东莞市逸昊金属材料科技有限公司
地址 523682 广东省东莞市凤岗镇竹塘村
浸校塘富民路43号一楼A和B
(72)发明人 朱旭光
(74)专利代理机构 广州粤高专利商标代理有限
公司 44102
代理人 邓义华 陈卫
(51)Int.Cl.
B23K 26/38(2014.01)
B23K 26/40(2014.01)
B23K 26/60(2014.01)
(54)发明名称
(57)摘要
本发明公开了一种非晶合金件的激光切割
方法，其方法包括：利用激光在非晶合金件上进
行切割且不切透，切割后利用外力沿切割痕将两
侧材料分开；其中，激光切割深度大于0.01mm，非
晶合金件切割处厚度为0.02-1.5mm。本发明中提
供的适用于非晶合金件的激光切割方法，不仅工
艺简单、精度高、不会形成新的加工毛刺，而且加
工的一致性好，
适合工业化生产中使用。权利要求书1页 说明书4页 附图1页CN 106271108 A 2017.01.04
C N 106271108
A
1.一种非晶合金件的激光切割方法，其特征在于：利用激光在非晶合金件上进行切割且不切透，切割后
利用外力沿切割痕将两侧材料分开；其中，激光切割深度大于0.01mm，非晶合金件切割处厚度为0.02-1.5mm。
2.如权利要求1所述非晶合金件的激光切割方法，其特征在于：所述切割方法还包括切割之前在非晶合金件切割面上做标记。
3.如权利要求2所述非晶合金件的激光切割方法，其特征在于：所述切割方法还包括利用切割面的标记进行CCD捕捉，从而对切割处进行准确定位。
4.如权利要求2所述非晶合金件的激光切割方法，其特征在于：所述标记采用在模具内表面设置标记图样的方式。
5.如权利要求2所述非晶合金件的激光切割方法，其特征在于：所述标记为十字形标记。
6.如权利要求1所述非晶合金件的激光切割方法，其特征在于：所述切割方法还包括切割之前对非晶合金件切割面进行喷砂处理，喷砂处理后的切割面粗糙度Ra不大于20μm。
7.如权利要求6所述非晶合金件的激光切割方法，其特征在于：所述喷砂处理中使用的喷砂料为氧化锆、氧化硅或者塑胶喷砂料。
8.如权利要求1所述非晶合金件的激光切割方法，其特征在于：所述激光切割采用的是光纤激光器进行汽化激光切割。
9.如权利要求8所述非晶合金件的激光切割方法，其特征在于：所述光纤激光器中使用的激光为连续可调激光，激光功率为10W-50KW。
10.如权利要求1所述非晶合金件的激光切割方法，其特征在于：所述激光切割的切割速度为10-2000mm/s。
权 利 要 求 书1/1页CN 106271108 A
一种非晶合金件的激光切割方法
技术领域
[0001]本发明涉及非晶合金领域，具体涉及一种利用激光技术对非晶合金件进行切割的方法。
背景技术
[0002]非晶合金是近年来研究发展迅速的新型合金材料，因其微观结构的特殊性——原子短程有序长程
无序，非晶合金具有优异的机械性能和理化性能，如高强度、高硬度、高弹性极限和断裂韧性、在过冷液相区具备极高的超塑性等性能。现有技术中，非晶合金在消费类电子领域、航空航天领域、医疗器械领域等诸多方面得到了广泛的应用。
[0003]正因为非晶合金具备高强度、高硬度和极强的耐摩擦耐腐蚀能力，非晶合金的机械加工过程成为非晶合金制件加工过程中的难点，因此机械加工过程的成本占有非晶合金制件成本中非常大的一部分。目前非晶合金制件的机械加工过程还是多采用现有技术中常用的机械加工工艺，如线切割、CNC加工等。由于非晶合金材料比普通金属材料更加坚硬，所以采用线切割或者CNC加工时，切割设备刀头和耗材的更换频率更加频繁，从而也就造成了成本的增加。进一步地，由于机械切割刀具材质和角度的限制，一些特殊形状的非晶合金制件无法采用现有技术中的机械加工方式进行加工。
[0004]以去除铸造非晶合金件的水口和毛刺为例，目前针对制备或者加工非晶合金件产生的水口和毛刺，大部分的现有技术中仍旧采用传统的机械切削的方式进行去除，利用金属刀具在外力作用下将水口和毛刺去除。在实际处理非晶合金制件的水口和毛刺的过程中，金属切削加工并不是首选，甚至不能成为一项好的选择，其原因在于：首先，非晶合金硬度及脆性都比普通的金属材料大，若使用金属刀具加工，则对刀具的损坏非常大，导致切削刀具的使用成本居高不下，而且容易导致非晶合金制件的形变；其次，机械切削精度较低，对精密构件的处理能力差，在机械进行切削水口或者毛刺后往往需要花费非常大的精力用于后处理来掩盖切削所产生的痕迹；而且，机械切削过厚，往往会导致一部分水口或毛刺
滞留在非晶合金制件的边、角、棱边等部位形成新的切削毛刺。
[0005]针对如何更加有效的对非晶合金制件进行切割加工，许多研究者进行了改进，较为理想的是利用激光进行切割。如申请号201310299290.X的名为《一种激光去毛刺工艺》的中国专利中提供的技术方案：激光器产生的光束经过光学元件聚焦后形成不同直径的激光光斑，光斑在保护气体的作用下，在直线位移平台上以连续扫描方式或脉冲扫描方式清洗工件表面，以去除工件表面的毛刺。该方案尽管提出了利用激光来去除毛刺的方法，但是当激光切割技术实际应用于非晶合金制件的处理时使存在一定的局限性，究其原因还是在于非晶合金与普通合金不同的微观结构所表现出的与普通合金不同的宏观性质。
发明内容
[0006]
激光切割是利用聚焦的高功率密度激光束照射工件，在超过激光域值的激光功率密度
的前提下，激光束的能量以及活性气体辅助切割过程所附加的化学反应热能全部被材料吸收，由此引起激光作用点的温度急剧上升，达到沸点后材料开始汽化，并形成孔洞，随着光束与工件的相对运动，最终使材料形成切缝，切缝处的熔渣被一定的辅助气体吹除的工艺过程。
[0007]本发明中提供一种适用于非晶合金件的激光切割方法，不仅工艺简单、精度高、不会形成新的加
工毛刺，而且加工的一致性好，适合工业化生产中使用。
[0008]本发明所要解决的技术问题通过以下技术方案予以实现：
本发明中提供一种非晶合金件的激光切割方法，方法包括：利用激光在非晶合金件上进行切割且不切透，切割后利用外力沿切割痕将两侧材料分开；其中，激光切割深度大于0.01mm，非晶合金件切割处厚度为0.02-1.5mm。
[0009]非晶合金材料的特点即在于短程有序长程无序的微观结构，由于特殊的微观结构存在导致其与普通晶态合金不一样，非晶合金微观结构中不存在晶界面，而且不具有金属晶体材料那样特定的滑移系，所以在宏观层面，非晶合金在断裂过程中与金属晶体材料沿着晶界断裂不同，非晶合金只沿着单一应力的方向进行断裂，这一性质与玻璃相似。[0010] 基于上述非晶合金与金属晶体材料的不同之处，本发明提出了上述非晶合金件的激光切割方法：并不采用普通的激光熔化切割直接将水口或者毛刺切除，而是只在需要切割的地方利用激光加工成类似一道类似划痕的不穿透切割痕，然后利用非晶合金沿单一应力方向断裂的性质像划切玻璃一样直接掰断切割处的渣包。由于激光切割的精密度高，所以在切割处不会产生新的切割毛刺。应用本发明中的切割方法进行非晶合金件的切割对于切割处的厚度有所要求，切割处太薄，使用激光完全切断即可，更为便利，而切割处太厚则会造成外力分开切割痕两侧材料过程中的困难，在实际操作中发现，非晶合金件切割处厚度为0.02-1.5mm 最佳。相对应的，激光切割深度大于0.
01mm即可利用外力沿切割痕将两侧材料分开，无需耗费更多能量和时间进行更为深度的切割或者完全切断，对提升加工效率和降低加工能耗有非常大的作用。
[0011]本发明中的激光切割加工工艺可在激光设备中进行，切割之前在非晶合金件切割面上做标记有助于利用设备配套的CCD快速准确的定位需要切割的部位。进一步优选，所述标记可采用在模具内表面设置标记图样的方式，再进一步优选，所述标记可选择使用简单明显的十字形标记。
[0012]上述切割方法还包括切割之前对非晶合金件切割面进行喷砂处理，喷砂过程一方面能够清理非晶合金制件表面的微小毛刺、使制件表面更加平整，另一方面合理的粗糙度有利于后续CCD的定位捕捉，一般说来，粗糙度不宜过大以免造成明显的表面缺陷，喷砂处理后的切割面粗糙度Ra需控制不大于20μm。喷砂过程中优选采用氧化锆，氧化硅或者塑胶喷砂料，一方面是因为此处加工无需使用硬度更高的其他喷砂料，只需达到清除微小毛刺的功能即可，另一方面，氧化锆，氧化硅或者塑胶喷砂料硬度低，在喷砂过程中在非晶合金制件表面不会产生剪切带对后续切割工艺造成影响。
[0013]本发明中的激光切割步骤优选采用光纤激光器进行汽化激光切割。汽化切割工艺是利用激光束加热工件至沸点以上的温度，部分材料以蒸汽形式逸出，其所需的激光切割能量是熔化切割10倍。现有技术中所使用的激光切割多为激光熔化切割，激光熔化切割最大的问题在于当切割至底端时，切缝最底端处材料难以熔融，从而易形成更大的加工毛刺，
气化切割则能够完美的避免这种情况产生。进一步地，气化切割过程不使用熔化切割过程中使用的惰性气体喷吹的方式，避免了惰性气体喷吹对激光对焦进度造成影响。[0014]进一步地，本发明中优选光纤激光器中使用的激光为连续可调激光，激光功率为10W-50KW。
[0015]进一步地，应用于本发明中的激光切割速度控制为10-2000mm/s。
[0016]本发明中的方法可用于锆基非晶合金、铁基非晶合金、铜基非晶合金、镍基非晶合金、钴基非晶合金、镁基非晶合金、铝基非晶合金、稀土基非晶合金等不同体系的合金制件的加工过程中。本发明中的方法适用于电子元器件、集成电路（IC）、电工电器、手机通讯、五金制品、工具配件、精密器械、眼镜钟表、首饰饰品、汽车配件、塑胶按键、建材、PVC管材、医疗器械等加工制造非晶合金的领域，尤其适合对标记深度、光滑度、精细度要求较高的高端产品。
[0017]本发明具有如下有益效果：
1、本发明中利用非晶合金制件的特性，提供了一种适用于非晶合金制件的激光切割方法，由于使用了激光精细切割，该工艺方法简单、精度高。
[0018]2、本发明中提供的方法不采用激光切断的方法，而是采用激光气化切割在非晶合金制件切割处加工出一道类似划痕的不穿透切割痕，然后利用非晶合金沿单一应力方向断裂的性质像划切玻璃一样直接
分开切割痕两侧的材料，不仅操作简便，而且不会形成新的加工毛刺，加工的一致性非常好，适合工业化使用。
附图说明
[0019]图1为本发明中非晶合金件表面标记示意图；
图2为本发明中非晶合金件激光切割方法加工出的非晶合金logo制品示意图。
具体实施方式
[0020]
本发明的实施例中采用锆基非晶合金作为非晶合金的原料制成非晶合金制件。[0021]实施例1 采用本发明中提供的工艺方法切除制件上的毛刺和水口步骤一：非晶合金制件的制备及标记
利用压铸机和模具进行锆基非晶合金制件产品的压铸，待压铸件完全冷却后得到非晶合金制件与水口一体成型的压铸毛坯。
[0022]标记方法：
①在上述非晶合金铸造用模具内蚀刻一十字型标记，铸造出的非晶合金制件表面（该表面即为切割面）即具有一十字型标记。
[0023]②利用可去除的记号笔在非晶合金制件表面做十字形标记，如附图1所示。[0024]标记方法①适用于在需要切除的水口、毛刺上做标记，标记方法②则适用于在不需要有任何损伤的制件表面做标记，待切割结束后擦拭干净即可。
[0025]步骤二：喷砂处理
用塑胶砂对非晶合金制件待切割面进行喷砂，除去表面明显毛刺，使制件上的十字形标记更加明显的凸现出来，经测试表面粗糙度Ra为15μm。
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