激光穿孔方法与流程

文档序号:12538804阅读:5072来源:国知局
激光穿孔方法与流程

本发明涉及钣金制作的激光切割,尤其涉及到能快速稳定切割小孔的穿孔方法。



背景技术:

现有常规的激光穿孔方法,对于8mm板厚的碳钢,目前穿孔工艺保证穿孔时间0.5秒内且稳定切割最小孔径为8mm;对于10mm板厚的碳钢,目前穿孔工艺保证穿孔时间0.5秒内且稳定切割最小孔径为12mm;对于12mm板厚的碳钢,目前穿孔工艺保证穿孔时间0.5秒内且稳定切割最小孔径为14mm。这种穿孔方法,对于小孔加工而言,存在效率低的问题。例如:12mm板厚的碳钢,如果想要稳定切割5mm直径的小孔或缝,穿刺时间正常是7-10秒。



技术实现要素:

本发明要解决的技术问题在于,针对现有技术的上述缺陷,提出一种激光穿孔方法,提高穿孔效率,并提高切割能力。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:提供一种激光穿孔方法,分步骤一和步骤二两步完成,步骤一完成瞬间切换到步骤二,步骤一用于穿透待加工的板材的一设定厚度,剩余厚度的待加工的板材的穿透由步骤二完成;两个步骤均选用频率高于设定频率、占空比低于设定占空比的激光束进行穿孔,且步骤二的频率低于步骤一的频率;两个步骤的穿孔高度均大于设定高度,且步骤二的穿孔高度小于步骤一的穿孔高度;以及冲孔气压低于设定气压。

其中,所述的设定频率为100HZ,所述的设定占空比为60%;其中,步骤一的激光束的频率选用范围为500-20000HZ,占空比选用范围为5%-60%;步骤二的激光束的频率选用范围为100-1000HZ,占空比选用范围为5%-40%。

其中,步骤一的激光束的频率选用5000HZ,占空比选用30%;步骤二的激光束的频率选用400HZ,占空比选用30%。

其中,所述设定高度为5mm;两个步骤的穿孔高度选用范围均为5-10mm。

其中,步骤一的穿孔高度为8mm;步骤二的穿孔高度为7mm。

其中,所述的设定气压为1.5bar,两个步骤的冲孔气压选用范围均为0.5-1.0bar。

其中,在步骤一切换到步骤二的瞬间,关激光并且保持吹气,形成一个待加工的板材的瞬间冷却过程。

其中,该设定厚度为2/5。

其中,采用自动调焦的切割头,来控制激光束的焦点到待加工的板材的位置。

其中,在12mm以内板厚的碳钢上,穿孔后稳定切割直径0.2-0.3倍板厚的孔。

本发明的有益效果在于,通过巧妙地分两步完成,步骤一完成瞬间切换到步骤二,步骤一用于穿透待加工的板材的一设定厚度,剩余厚度的待加工的板材的穿透由步骤二完成;两个步骤均选用高频率、低占空比的激光束进行穿孔,且步骤二的频率低于步骤一的频率;两个步骤的穿孔高度均大于设定高度,且步骤二的穿孔高度低于步骤一的穿孔高度;以及选用较低的冲孔气压,能够提高穿孔效率,并提高切割能力。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明,附图中:

图1a和图1b分别是本发明激光穿孔方法步骤一、二的参数配置示意;

图2a、图2b和图2c是现有方法与本发明方法的穿孔效果比较,其中图2a为现有方法,图2b和图2c为本发明方法;

图3是采用本发明方法连续切割小孔的效果示意;

图4是采用本发明方法连续切割缝的效果示意。

具体实施方式

现结合附图,对本发明的较佳实施例作详细说明。

本发明提出一种激光穿孔方法,采用自动调焦的切割头,控制激光焦点到板材的位置,并利用高频率的激光把熔渣变为细小的颗粒排出来。

参见图1a和图1b,图1a和图1b分别是本发明激光穿孔方法步骤一、二的参数配置示意。本发明方法分两步完成,在步骤一完成的瞬间切换到步骤二,步骤一用于穿透待加工的板材B的一设定厚度,剩余厚度的待加工的板材B的穿透由步骤二完成。

步骤一的参数配置有:1、激光束Q1选用高频率、低占空比的激光束。具体而言,激光束Q1的频率选用范围为500-20000HZ,占空比选用范围为5%-60%。在本实施例中,激光束Q1的频率选用5000HZ,占空比选用30%。2、穿孔高度H1(即激光束Q1的焦点与板材B之间的距离)在5mm以上;具体而言,穿孔高度H1的选用范围为5-10mm(保证镜片无污染及气压温和)。在本实施例中,穿孔高度H1选用8mm。3、穿孔气压S1的选用范围为0.5-1.5bar。具体而言,穿孔气压S1选用1.0bar以内。在本实施例中,穿孔气压S1选用0.8bar。其中,穿孔排出的细小颗粒状的熔融物R1,由于穿孔高度高、频率也高并且气压小,所以排出的熔融物细,而且温度低,不易粘在穿孔位置的旁边,从而不会影响到切割。

步骤二的参数配置有:1、激光束Q2选用较高频率、低占空比的激光束。具体而言,激光束Q2的频率选用范围为100-1000HZ,占空比选用范围为5%-40%。在本实施例中,激光束Q2的频率选用400HZ,占空比选用30%。2、穿孔高度H2(即激光束Q2的焦点与板材B之间的距离)在5mm以上。穿孔高度H2小于穿孔高度H1。具体而言,穿孔高度H2选用范围为5-10mm(保证镜片无污染及气压温和)。在本实施例中,穿孔高度H2选用7mm。3、穿孔气压S2的选用范围为0.5-1.5bar。穿孔气压S2选用1.0bar以内。在本实施例中,穿孔气压S2为0.8bar。其中,穿孔排出的细小颗粒状的熔融物R2,由于穿孔高度高、频率也高并且气压小,所以排出的熔融物细,而且温度低,不易粘在穿孔位置的旁边,从而不会影响切割。

值得一提的是,上述步骤一大致穿透到板材B的2/5厚度的位置,剩余的3/5厚度的板材B的穿透由步骤二完成。另外,在实现步骤一与步骤二切换时,存在一个关激光的瞬间过渡阶段,也即:在这个瞬间过渡阶段,激光束Q1和激光束Q2均不存在,这时,保持吹气(也即穿孔气压S1/穿孔气压S2存在)。如此,可以对板材B进行瞬间冷却,确保得到更好的切割效果。

可以理解的是,如果只采用步骤一,由于激光能量的供给比较大,可能出现爆孔现象;如果只采用步骤二,则由于激光能量的供给偏小,穿透板材B所需时间长、效果差。本发明通过巧妙地将步骤一和步骤二有机结合到一起,既能够确保加工质量,又能够提高皆共效率。

采用本发明方法可以大大提高加工效率,以及切割能力。具体而言,对于8mm板厚的碳钢,本发明方法保证穿孔时间0.5秒内且稳定切割最小孔径为2.5mm;对于10mm板厚的碳钢,本发明方法保证穿孔时间0.5秒内且稳定切割最小孔径为2.5mm;对于12mm板厚的碳钢,本发明方法保证穿孔时间0.5秒内且稳定切割最小孔径为2.5mm。对于12mm以内板厚的碳钢,穿孔时间不超过1秒。快速稳定切割最小孔径(直径0.2-0.3倍板厚的孔)提升2-3倍以上。

参见图2a、图2b和图2c,图2a、图2b和图2c是现有方法与本发明方法的穿孔效果比较,其中图2a为现有方法,图2b和图2c为本发明方法。其中,图2a示出了现有方法在12mm板厚的碳钢穿孔的效果,其熔渣分布范围与图2b中的1角硬币的大小基本相当。图2b并示出了本发明方法在12mm板厚的碳钢穿直径为2.5mm的孔的效果。图2c示出了本发明方法在12mm板厚的碳钢穿直径为2.5mm的孔的熔渣分布情形。

参见图3,图3是采用本发明方法连续切割小孔的效果示意。本发明方法应用在10mm板厚的碳钢,连续切割直径为5mm的穿孔1000个以上,未出现不良情况。

参见图4,图4是采用本发明方法连续切割缝的效果示意。本发明方法可以应用到特殊行业,例如:保险柜的10mm板厚的碳钢,切割宽度为0.8mm的缝。

本发明的有益效果在于,通过巧妙地分两步完成,步骤一完成瞬间切换到步骤二,步骤一用于穿透待加工的板材B的一设定厚度,剩余厚度的待加工的板材B的穿透由步骤二完成;两个步骤均选用高频率、低占空比的激光束Q1、Q2进行穿孔,且步骤二的频率低于步骤一的频率;穿孔高度H1/H2大于设定高度,且步骤二的穿孔高度H2低于步骤一的穿孔高度H1;以及选用较低的冲孔气压S1、S2,能够提高穿孔效率,并提高切割能力。

应当理解的是,以上实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对其限制,对本领域技术人员来说,可以对上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等同替换;而这些修改和替换,都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

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