大尺寸薄垫片的激光切割技术

优胜编程龚老师

大尺寸薄垫片的激光切割技术



自从I960年有了激光器以后就有人做过激光切割的试验，但直到1970年前后有了5001000W，模式为TEM00的C02激光器后，激光切割才达到工业应用水平而得到迅速发展，目前已是激光加工中发展较为成熟、应用最广的一种新技术。激光切割是利用经聚焦的篼功率密度激光束照射工件，使被照射处的材料迅即熔化、气化、烧蚀或达到燃点，同时借助与光束同轴的篼速气流（辅助气体）吹除熔融物质，从而实现割开工件的一种热切割方法。

　　用的垫片结构及尺寸见，要求用厚5mm的Q195冷轧钢板加工而成。

　　由于批量很小（约40件），采用冲压方法模具成本太篼，且生产周期较长。若氮气缸在使用过程中应注意的事项控制表和配气系统的安放位置要便于观察，操作和调整。

　　模具中应设计限位块，即活塞压入缸体的位置要留23mm的保护行程。

　　氮气缸安装要牢固、可靠、稳定、平衡。

　　氮气缸的位置布置应按照计算冲压中心的方法尽量将其压力施加于冲压中心。

　　5氮气缸的活塞不能与零件直接接触。

　　6.氮气缸固定于上模时，在不工作状态下，活采用其他常规机械方法进行加工，不仅牵涉的工种多、工序复杂、加工周期长，而且加工极为困难，产品质量难以保证，废品率极篼，很难满足垫片的加工要求和设计使用要求。因此，本文对该垫片的激光切割技术进行了深入研究和的加工路径，也为切缝补偿提供了必须的前导距离。

　　为进一步提篼穿孔质量，尽量降低穿孔对切缝质量的影响，穿孔时应采用具有缓升特性、功率较小且穿孔时间较长的超脉冲进行穿孔。由于穿孔处积聚了较多热量，若直接采用较大功率的激光进行切割，容易因材料急剧气化而产生切边烧蚀（工件热损伤），因此，开始切割时的功率应缓慢上升。在试切割过程中还发现，若采用连续波激光，切割进行到后半程时容易因工件整体温度较高而形成烧边现象，尤其是在切割少195mm内孔和mm外圆时，由于切割时间较长，这一现象更为严重，因此，必须采用脉冲激光进行切割。

　　激光照射到很薄的工件上即可能引起材料熔化或烧蚀，现切割设备上用以支撑板料的是带铜头的支撑钉，切割时若光束正好经过支撑钉处，由于铜对激光几乎全反射，因此会造成工件切边烧蚀而报废。产品批量较大时，编制程序时可通过工件排版避开支撑钉，批量较小时，只需在切割路径安排时避开支撑钉即可。

　　根据理论分析和试切割试验，最终所确定的大尺寸薄垫片的激光切割规范见表1.表1薄垫片的激光切割规范参数穿孔规范切割规范功率doow功率：900W功率上升时间：。5s功率上升时间：2. 5s脉冲频率：200Hz脉冲频率：800Hz脉冲占空比：6%脉冲占空比：50%脉冲形式：超脉冲脉冲形式：门脉冲（矩形脉冲）穿孔时间：。5s切割速度：2 8MPa辅助气体（2）压力，16MPa确定了切割规范后，可将其编制成切割规范子程序，编制工件切割路径主程序时，只需在每一切割轮廓处调用该子程序即可。

　　切割质置bookmark5采用激光切割的大尺寸薄垫片的检测结果及其与采用传统机械加工的垫片质量对比见表2.表2激光切割与机械加工垫片生产效率及质量对比对比项目机械加工激光切割表面粗糙度及a/Mm可达到1.穿孔位置垫片实际激光切割路径示意图士0.05以内（实值7.98）（P8inm孔间距公差/mm可以保证士。1以内（实测值2柬。94）195tnm内孔公差/nun可以保证士。1以内（实测值194.96）0255mm外圆公差/mm可以保证士0.10以内（实测值254.注：激光切割成本以行业通行标准500元/小时测算。

　　采用常规机械方法加工，一般先剪切下料，转由钳工钻出工艺孔，然后转铣工用工装夹具将数个（一般为10个）坯料定位夹紧并加工出8个8mm孔，转入车工工序后，必须换工装，重新定位夹紧车255mm外圆，并镗步195mm内孔，最后转交钳工整形。不仅工序较多，而且由于多个工件叠在一起加工，容易出现拉裂、起皱或变形，使产品报废，并且经实际加工证明废品率较高，工艺性较差。

　　采用激光切割技术所加工较大尺寸薄垫片，产品质量完全满足设计及使用要求，产品合格率100%，生产周期大大缩短。由此证明，在产品批量不大，加工冲模成本较高的情况下，采用激光切割0. 5mm厚且尺寸较大的垫片具有较大的优势。激光切割完全可以作为一种成熟的加工手段应用于平面薄型零件的加工生产中。