激光-火焰復(fù)合切割方法
【專利摘要】激光-火焰復(fù)合切割方法，它涉及一種集激光熱源和火焰熱源于一體的切割方法，屬于金屬熱切割【技術(shù)領(lǐng)域】。本發(fā)明是為了解決火焰切割中、厚鋼材效率低下、變形量大、切縫上邊易融塌、下邊易形成掛渣的技術(shù)問題。本方法如下：把鋼板固定在工作臺上，采用激光和火焰同軸或非同軸復(fù)合方式高速切斷鋼板，即完成激光-火焰復(fù)合切割。本發(fā)明方法獲得的切縫的垂直度好、切割面質(zhì)量高、切割厚度大、不用定期更換昂貴的鉿電極；本發(fā)明方法具有切割速度快、切割效率高、熱影響區(qū)小、變形量小、由于激光具有能打孔功能無需提前在鋼板上轉(zhuǎn)孔、不需預(yù)熱直接啟動切割過程的優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明屬于切割鋼材的領(lǐng)域。
【專利說明】激光-火焰復(fù)合切割方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種集激光熱源和火焰熱源于一體的切割方法，屬于金屬熱切割【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]目前工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用最廣泛的金屬熱切割方法主要有火焰切割、等離子切割和激光切割三種切割方法。
[0003]火焰切割方法切割大厚度碳鋼切割能力比較好，其切割費(fèi)用也比較低。可廣泛適用于碳鋼、大厚度板材的切割上，但是在切割薄板方面不具有優(yōu)勢?；鹧媲懈罘椒ǖ娜秉c(diǎn)是切割效率低、熱影響區(qū)較寬、切割變形量大、進(jìn)而影響了切割精度?；鹧媲懈詈癜鍟r，只能切割低碳鋼和低合金鋼，切縫上邊易融塌，下邊易形成掛渣。而且啟動切割需要預(yù)熱過程，越厚的鋼板預(yù)熱時間越長，切割速度較低，這些問題造成切割總體效率較低。
[0004]等離子切割方法具有能量密度較高、切割變形較小、切割前不需預(yù)熱、切割金屬范圍廣等優(yōu)點(diǎn)。同時等離子切割方法也存在一些固有的缺點(diǎn)，如切割邊緣有斜度，切割中厚板時表面質(zhì)量下降，等離子切割過程會產(chǎn)生巨大的噪音、大量煙塵，這不僅對周圍的環(huán)境產(chǎn)生較大的噪音污染， 更重要的是損害操作者和周圍的人員的身體健康。這種切割方法最大的問題是電極和噴嘴的消耗問題，尤其是電極的壽命只有短短幾個小時，顯著增加了生產(chǎn)成本和降低切割效率。
[0005]激光切割方法具很多優(yōu)點(diǎn)，如切縫窄，能提高零件尺寸精度和材料利用率，能夠?qū)崿F(xiàn)高精度切割；割縫質(zhì)量好，無掛渣、邊緣垂直、表面光滑，可以減少切割后的后續(xù)工作量；切割速度快，穿孔時間短，無需預(yù)熱啟動切割過程，生產(chǎn)效率高；能量密度高，切割熱影響區(qū)小，不破壞切割板材的材料性能，能滿足對板材性能要求高的領(lǐng)域；切割材料范圍廣，可以切割金屬、非金屬等，可以加工任何硬度的材料，甚至可以切割透明的玻璃等等。與此同時激光切割方法也存在一些缺點(diǎn)，如一次性設(shè)備投入費(fèi)用高、使用與維護(hù)費(fèi)用耗能是等同等離子切割設(shè)備的1.5倍等等，最關(guān)鍵的一點(diǎn)是受到激光功率的限制，激光切割方法目前僅適用于30mm以下薄板的切割領(lǐng)域，無法在厚板領(lǐng)域展開推廣應(yīng)用。
[0006]表1三種切割方法切割特點(diǎn)對比
[0007]
【權(quán)利要求】
1.激光-火焰復(fù)合切割方法，其特征如下: 把鋼板固定在工作臺上，采用激光和火焰兩種熱源共同作用于鋼板上的方式，在激光器激光功率為2000W-20000W、輔助氣體壓力為0.1-0.8bar、主切割氧氣壓力為0.7_10bar、輔助燃燒氧氣壓力為0.1-1.0bar的條件下以0.10m/min-2.0m/min的切割速度切割至鋼板斷開，即完成激光-火焰復(fù)合切割； 其中激光焦點(diǎn)位于鋼板表面上2-30mm，激光噴嘴下沿距離鋼板表面1.0-5.0mm。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述激光-火焰復(fù)合切割方法，其特征在于所述的輔助氣體為乙炔、丙烷或汽油。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述激光-火焰復(fù)合切割方法，其特征在于所述的激光功率為5800W。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述激光-火焰復(fù)合切割方法，其特征在于所述主切割氧氣壓力為3bar。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述激光-火焰復(fù)合切割方法，其特征在于所述主切割氧氣壓力為2.5bar。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述激光-火焰復(fù)合切割方法，其特征在于所述主切割氧氣壓力為3.2bar。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述激光-火焰復(fù)合切割方法，其特征在于以1.0m/min的切割速度切割至鋼板斷開。
8.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3、4、5、6或7所述激光-火焰復(fù)合切割方法，其特征在于所述激光器為光纖激光器、碟型激光器、半導(dǎo)體激光器、Nd: YAG激光器或CO2氣體激光器。
9.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3、4、5、6和7所述激光-火焰復(fù)合切割方法,其特征在于激光熱源和火焰熱源在鋼板上的作用區(qū)域完全重疊或部分重疊。
10.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3、4、5、6和7所述激光-火焰復(fù)合切割方法,其特征在于激光與火焰的復(fù)合方式可以是同軸復(fù)合方式也可以是非同軸復(fù)合方式。
【文檔編號】B23K28/02GK103934582SQ201410160921
【公開日】2014年7月23日 申請日期:2014年4月21日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月21日
【發(fā)明者】王威, 林尚揚(yáng), 王旭友, 徐良, 騰彬, 雷震 申請人:機(jī)械科學(xué)研究院哈爾濱焊接研究所