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设计激光切割零件的注意事项

发布时间:2019/12/09 23:37

设计激光切割零件的注意事项

边缘要求,穿孔点和材料厚度和要检查的一些因素

发布于:2019年12月10日
发布人:江苏科茂自动化有限公司
关于:激光切割
激光切割
激光切割过程中的穿孔是一个比以前更加可控的过程,通常会留下干净的表面。较旧的激光切割技术会产生了熔融金属的爆炸,爆炸常常使表面区域被飞溅覆盖。

 

管激光切割在过去20年来一直是金属制造不可或缺的一部分,但对于新手钣金和板材制造商而言,激光切割仍然可能是陌生的。这些设计技巧可以帮助他们快速入门。

第一条:激光改变材料

任何使用激光加工零件的人都必须认识到,用于产生激光束的高强度光源是如此之热,以至于它会在一毫秒内熔化金属。因此,任何用激光加工的零件都会暴露在极高的热量下,并且沿切口的边缘会出现热影响区。

对于几乎所有制造商而言,这种热影响区都不是问题,但是在某些领域,例如航空业,这可能是一个严重的问题。这些行业的关键零件通常不会进行激光切割,因为设计工程师无法冒这种风险,因为金属会形成微裂缝,将来可能会造成问题。

第二号:注意锥度

因为聚焦的激光束不是完全笔直,而是形状像沙漏形,所以所有经过激光处理的零件都具有一定程度的锥度。在薄材料中,锥度非常小,因此不成问题。锥度开始显示在12毫米的材料中。

关注锥度的制造商应意识到,机床制造商已经开发出新技术,该技术可以提高切削质量和速度,同时减少较厚材料的锥度。例如,正在使用一种新的喷嘴技术将切割气体汇聚到切割本身,而不是使其散布在材料上。而且,光束调制被用于改善切割边缘的质量。

第3条:注意弯曲缓解

使用激光加工钣金件的最大优点之一是,它可以产生几乎任何所需的形状。唯一的限制是零件的尺寸,尽管激光切割的零件很多小到令人惊讶。

一个始终存在的零件设计错误是将不适当的弯头凸凹引入零件中。

这些浮雕通常采用薄规格的材料,它们太薄了,无法直接在激光上实现良好的切割。出现问题是因为辅助气体沿阻力最小的路径传播,该路径是激光路径的第一部分。

当激光向后移动到凸版的另一侧时,熔化的材料将无法被吹除,这会在凸版边缘上形成浮渣。

渣阻碍了弯曲。必须重新绘制零件,以便激光可以正确处理它。
激光切割
用黑色边缘是氧气为激光切割辅助气体切割的零件。用氮气切割干净的部分。
 

No. 4:将穿孔点在何处

与早期相比,使用激光为材料穿孔的方式有了很大的改善(见图1)。现在,制造商可以使用各种穿孔方法来加工零件。这些包括快速穿孔;缓慢,轻柔的穿孔;和多阶段穿孔。轻柔而多级的穿孔设计可最大程度地减少可能落在成品零件上的飞溅物。

光学传感器还用于确定激光穿透材料的时刻,以便可以开始切割。此功能有助于减少零件的生产时间。

由于成品的外观通常很重要,因此激光切割机必须将穿孔点放在理想的位置。放置穿孔的最佳位置之一是材料边缘。将其放置在此处可大大减少刺穿飞溅的风险,并降低较厚材料的穿孔难度。

如果穿孔位置错误,会发生什么?考虑一个与12毫米材料的孔边缘相距6毫米的穿孔。如果刺穿点放置在要切割的边缘附近,则刺穿的热量或飞溅会影响切割的质量,甚至导致穿孔失败。通过将穿孔点从边缘移开,工程师可以避免这些问题。

No. 5:零件会被粉末喷涂吗?

如果要对零件进行粉末喷涂,制造商必须牢记一些注意事项。最重要的问题是应使用哪种辅助气体进行切割。如果使用氧气,则需要二次加工(例如翻滚或酸浴)以去除在激光切割过程中在零件边缘形成的氧化层。如果在粉末喷涂之前未去除该氧化物,则固化的粉末涂料最终会剥落,因为它附着在氧化物层上,而不是金属本身。

为了消除去除氧化层的需要,制造商可以使用氮气作为辅助气体进行切割,因为它可以产生干净的切割效果(见图2)。使用氮气切割时,激光功率越大,可以加工的材料越厚。速度增加,功率也随之增加。操作员应了解机器的功率水平,以了解可以干净切割的最大厚度。

取决于激光功率,制造商还需要考虑机器处理具有所需最终结果的材料的能力。例如,如果某公司想要购买激光以切割3毫米的材料。该公司将要分析粉末涂料钢,当使用3 kW激光切割机而不是4 kW设备时,该公司希望分析最终零件的差异。4-kW机器的更高功率水平可能会给他们带来他们希望在没有氮的情况下获得的结果。3-kW机器可能需要使用氧气作为激光辅助气体来获得无渣的零件。

No. 6:材料厚度可能不再重要

平板激光切割机确实在加工材料方面取得了长足的进步。当今的固态激光切割技术可以非常快速地处理薄材料。例如,一台8千瓦的固态激光切割机可以以超过每分钟50米的速度切割1毫米厚的钢材。

即使对于厚板,制造技术开发人员也继续提高制造商的切割速度。使用最新的固态切割技术,制造商可以进行25毫米碳钢的切割。速度大于35 IPM的低碳钢。尤其是对于这种材料,与几年前相比,速度已经提高。切削刃的质量也大大提高。

最新的激光切割技术还可以处理多达25毫米的铝和50毫米的不锈钢(请参见图3)。对于黄铜和铜之类的反射材料,这些激光可以切成12毫米的厚度,而不会产生光束反射问题。
激光切割
这种包含不同材料厚度的组件代表了现代固态激光切割技术的切割能力。
 

当然,这些是一些可能的最大厚度。通常,随着激光功率水平的增加或降低,可以在机器上切割的材料的最大厚度也随之增加。

No. 7:零件形状影响切削效率

固态激光切割技术提高了机器的切割速度和可靠性,但并未改变人们对零件设计的看法。无论是使用传统的CO 2激光器还是固态激光器进行切割,制造商都应考虑相同因素,以提高切割过程的可靠性并获得最佳的最终结果。

例如,如果零件设计有90度角,则切割时间会增加,零件质量会下降。由于激光切割头在进入尖角时必须减速,因此可能会使角过度燃烧,从而形成渣。它甚至可能完全烧掉角落。通常,设计工程师可以允许的半径越大越好。这使制造商能够提高切割速度和零件质量。

江苏科茂自动化有限公司     www.jskemao.cn
数控焊割设备制造商