一种激光穿孔钢板的方法
【专利摘要】本发明公开了一种激光穿孔钢板的方法，涉及激光切割技术领域，该激光切割机包括激光头、激光功率调节器和气瓶，且激光功率调节器通过光纤与激光头相连，气瓶通过管道与激光头相连；所述激光头内部设置有一个高度可调节的聚焦镜片，激光头的底部设置有一个锥形结构的切割喷嘴，且锥尖朝下；所述切割喷嘴内设置有一个与其同轴的锥形筒，该锥形筒将切割喷嘴内部分隔成内层和外层两部分；所述激光穿孔钢板的方法包括爆破穿孔和渐进穿孔两个大步骤。本发明避免了穿孔的热影响，实现了厚钢板高质量穿孔。
【专利说明】
一种激光穿孔钢板的方法
技术领域
[0001]本发明涉及激光切割技术领域，具体来讲是一种激光穿孔钢板的方法。
【背景技术】
[0002]激光切割是用聚焦镜片将激光束聚焦在材料表面使材料熔融同时用于激光束同轴的压缩气体吹走被熔化的喷渣，并使激光束与材料沿着一定的轨迹作相对运动，从而形成一定的切缝来实现激光切割;但所有的切割必须源于板材穿孔后才能形成切割;换句话说要想切割稳定效果好，穿孔是第一部;所以穿孔在激光切割中占据很重要的地位，它影响着切割的效果，生产的效率，切割的稳定性。优质的穿孔对于切割的影响非常大，所有切割之前都必须完成穿孔，穿孔迅速和穿孔影响面积小使得激光机能够在厚钢板上完成精细零件的切割。
[0003]传统的激光切割机在厚钢板是无法切割精细零件的，因为厚钢板在穿孔过程中穿孔质量不好影响的区域面积可达30平方厘米，因此面积小于等于30平方厘米的图像是无法完成切割，同时因为穿孔的热影响，穿孔点周围50平方厘米的区域是无法完成高质量切割的，这极大影响了激光切割机性能。
【发明内容】
[0004]针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种激光穿孔钢板的方法，避免了穿孔的热影响，实现了厚钢板高质量穿孔。
[0005]为达到以上目的，本发明采取的技术方案是:一种激光穿孔钢板的方法，基于激光切割机实现，该激光切割机包括激光头、激光功率调节器和气瓶，且激光功率调节器通过光纤与激光头相连，气瓶通过管道与激光头相连;所述激光头内部设置有一个高度可调节的聚焦镜片，激光头的底部设置有一个锥形结构的切割喷嘴，且锥尖朝下;所述切割喷嘴内设置有一个与其同轴的锥形筒，该锥形筒将切割喷嘴内部分隔成内层和外层两部分;所述激光穿孔钢板的方法包括爆破穿孔和渐进穿孔两个大步骤，其中，爆破穿孔包括以下步骤:步骤Sll.利用激光功率调节器，将激光功率调节为800?900W，激光频率调节为10?20Hz;步骤S12.调节聚焦镜片的高度，使得焦点位于钢板上方12?15mm处;步骤S13.切割喷嘴对钢板进行爆破穿孔，同时，气瓶将辅助气体送入切割喷嘴，气体通过锥形筒后形成漩涡，将爆破穿孔过程中产生的残渣吹走;步骤S14.根据切割喷嘴与材料之间高度的对位差，在钢板表面形成一个直径不大于2mm、深度为钢板厚度30%的凹坑;渐进穿孔包括以下步骤:步骤S21.利用激光功率调节器，将激光功率调节为500?600w，激光频率调节为1500?2000Hz;步骤S22.调节聚焦镜片的高度，使得焦点位于钢板上方3mm处;步骤S23.切割喷嘴对钢板的凹坑处进行渐进穿孔，同时，气瓶将辅助气体送入切割喷嘴，气体通过锥形筒后形成漩涡，防止钢板在渐进穿孔过程中产生飞溅;步骤S24.最终在钢板上形成一个锥形通孔即可。
[0006]在上述技术方案的基础上，所述聚焦镜片的焦距为125mm。
[0007]在上述技术方案的基础上，所述激光头的功率输出的范围为10?2000w。
[0008]在上述技术方案的基础上，所述切割喷嘴的孔径范围为1.0-3.0mm。
[0009]在上述技术方案的基础上，步骤S23中，切割喷嘴喷出的气流量为0.5bar。
[0010]本发明的有益效果在于:
[0011]本发明中，切割喷嘴内设置有一个与其同轴的锥形筒，该锥形筒将切割喷嘴内部分隔成内层和外层两部分。切割时，气体通过锥形筒后能够形成漩涡，这样出来的气流会更集中更均匀，利于切割加工。另外，将激光穿孔钢板的方法分为爆破穿孔和渐进穿孔两个大步骤，在厚钢板穿孔过程中采用特定的能量，配合实时变化的焦点位置，实时变化的激光功率以及合适的气流量，避免了穿孔的热影响，实现了厚钢板高质量穿孔(该孔的直径不大于2mm) ο
【附图说明】
[0012]图1为本发明实施例中激光切割机的工作原理图。
[0013]附图标记:
[0014]1-激光头；11-聚焦镜片；12-切割喷嘴；
[0015]2-激光功率调节器;21-光纤；
[0016]3-气瓶;31-管道；
[0017]4-钢板。
【具体实施方式】
[0018]以下结合附图及实施例对本发明作进一步详细说明。
[0019]参见图1所示，本发明实施例提供了一种激光穿孔钢板的方法，基于激光切割机实现，该激光切割机包括激光头1、激光功率调节器2和气瓶3，且激光功率调节器2通过光纤21与激光头I相连，气瓶3通过管道31与激光头I相连;激光头I内部设置有一个高度可调节的聚焦镜片11，具体的，激光头I的功率输出的范围为1?2000w ο聚焦镜片11的焦距为125mm。
[0020]激光头I的底部设置有一个锥形结构的切割喷嘴12，且锥尖朝下；具体的，切割喷嘴12的孔径范围为1.0-3.0mm。切割喷嘴12内设置有一个与其同轴的锥形筒，该锥形筒将切割喷嘴12内部分隔成内层和外层两部分。
[0021 ]激光穿孔钢板的方法包括爆破穿孔和渐进穿孔两个大步骤，其中，
[0022]爆破穿孔包括以下步骤:
[0023]步骤Sll.利用激光功率调节器2，将激光功率调节为800?900W，激光频率调节为10?20Hz。
[0024]步骤S12.调节聚焦镜片11的高度，使得焦点位于钢板4上方12?15mm处。
[0025]步骤S13.切割喷嘴12对钢板4进行爆破穿孔，同时，气瓶3将辅助气体送入切割喷嘴12，气体通过锥形筒后形成漩涡，将爆破穿孔过程中产生的残渣吹走。
[0026]步骤S14.根据切割喷嘴12与材料之间高度的对位差，在钢板4表面形成一个直径不大于2mm、深度为钢板4厚度30%的凹坑;产生的凹坑的大小，跟钢板4厚度形成正比，因为钢板4越厚所需的爆破功率和爆破频率就越大，因此在对厚度性较大的材料加工来讲，其穿孔的凹坑就越大。
[0027]渐进穿孔包括以下步骤:
[0028]步骤S21.利用激光功率调节器2，将激光功率调节为500?600w，激光频率调节为1500?2000Hz;该能量能够使得材料的进行熔化甚至气化。
[0029]步骤S22.调节聚焦镜片11的高度，使得焦点位于钢板4上方3mm处。
[0030]步骤S23.切割喷嘴12对钢板4的凹坑处进行渐进穿孔，同时，气瓶3将辅助气体送入切割喷嘴12，气体通过锥形筒后形成漩涡，防止钢板4在渐进穿孔过程中产生飞溅;具体的，步骤S23中，切割喷嘴12喷出的气流量为0.5bar。
[0031 ] 步骤S24.最终在钢板4上形成一个锥形通孔即可。
[0032]本发明不局限于上述实施方式，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围之内。本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。
【主权项】
1.一种激光穿孔钢板的方法，基于激光切割机实现，该激光切割机包括激光头(I)、激光功率调节器(2)和气瓶(3)，且激光功率调节器(2)通过光纤(21)与激光头(I)相连，气瓶(3)通过管道(31)与激光头(I)相连;所述激光头(I)内部设置有一个高度可调节的聚焦镜片(11)，激光头(I)的底部设置有一个锥形结构的切割喷嘴(12)，且锥尖朝下;其特征在于:所述切割喷嘴(12)内设置有一个与其同轴的锥形筒，该锥形筒将切割喷嘴(12)内部分隔成内层和外层两部分； 所述激光穿孔钢板的方法包括爆破穿孔和渐进穿孔两个大步骤，其中， 爆破穿孔包括以下步骤: 步骤Sll.利用激光功率调节器(2)，将激光功率调节为800?900W，激光频率调节为10?20Hz； 步骤S12.调节聚焦镜片(11)的高度，使得焦点位于钢板(4)上方12?15mm处； 步骤SI3.切割喷嘴(12)对钢板(4)进行爆破穿孔，同时，气瓶(3)将辅助气体送入切割喷嘴(12)，气体通过锥形筒后形成漩涡，将爆破穿孔过程中产生的残渣吹走； 步骤S14.根据切割喷嘴(12)与材料之间高度的对位差，在钢板(4)表面形成一个直径不大于2mm、深度为钢板(4)厚度30%的凹坑； 渐进穿孔包括以下步骤: 步骤S 21.利用激光功率调节器(2 )，将激光功率调节为5 O O?6 O O w，激光频率调节为1500?2000Hz; 步骤S22.调节聚焦镜片(11)的高度，使得焦点位于钢板(4)上方3mm处； 步骤S23.切割喷嘴(12)对钢板(4)的凹坑处进行渐进穿孔，同时，气瓶(3)将辅助气体送入切割喷嘴(12)，气体通过锥形筒后形成漩涡，防止钢板(4)在渐进穿孔过程中产生飞溅； 步骤S24.最终在钢板(4)上形成一个锥形通孔即可。2.如权利要求1所述的激光穿孔钢板的方法，其特征在于:所述聚焦镜片(11)的焦距为125mm03.如权利要求1所述的激光穿孔钢板的方法，其特征在于:所述激光头(I)的功率输出的范围为10?2000W。4.如权利要求1所述的激光穿孔钢板的方法，其特征在于:所述切割喷嘴(12)的孔径范围为1.0-3.0_。5.如权利要求1所述的激光穿孔钢板的方法，其特征在于:步骤S23中，切割喷嘴(12)喷出的气流量为0.5bar。
【文档编号】B23K26/142GK105834598SQ201610412215
【公开日】2016年8月10日
【申请日】2016年6月14日
【发明人】胡中元, 罗靖, 李学文
【申请人】武汉天琪激光设备制造有限公司