一种铝合金的无毛刺切割方法与流程

本发明涉及激光切割加工领域，尤其涉及一种铝合金的无毛刺切割方法。

背景技术：

随着全球装备制造产业升级，激光制造技术和激光加工工艺步入快速发展轨道，激光技术应用已经覆盖到汽车、船舶、机械、家居、航空等等领域。铝合金作为普遍的工业材料，其密度低，强度较高，硬度大，但塑性较差，传统方式剪、铣、冲加工铝合金，易对工件造成二次伤害，而应用激光切割铝合金有其独特优势。由于铝材的物理特性，塑性不高，熔融后流动性差，用刀具加工时易粘刀，下表面容易产生毛刺，现阶段的激光加工铝合金工艺，切割铝合金后下表面也会有毛刺残留，为使产品外观达到要求，需要人工手动刮毛刺或专业除毛刺设备处理，方可生产出合格的产品。如何实现铝合金的无毛刺切割,如何保证切割铝合金产品质量，如何提高生产效率，无需二次加工，对于激光切割加工技术，是一项有待攻克的课题，也是市场需求的导向。

铝合金的无毛刺切割原理:铝的熔点大约在650℃，铝与氧气形成三氧化二铝，而此氧化物熔点较高，约2050℃，远远超过铝及铝合金的熔点。在激光切割中用氮气、空气辅助加工时，铝合金板材下表面残存的毛刺与辅助气体有极大关系，使用氮气作为辅助气体加工2mm以上厚度的铝合金，毛刺无法去除，熔融的铝合金粘性强、流动性差，毛刺残留下表面无法去除。

使用空气作为辅助气体切割3mm以下的铝合金时，调整切割条件能使下表面无毛刺，切割3mm以上的铝合金时受激光能量影响，切割生成的熔融物变多，调节切割条件，下表面无毛刺也很难实现。

技术实现要素：

为了克服现有的相关产品的所有不足，本发明提出一种铝合金的无毛刺切割方法，该方法能对1mm至6mm厚度的铝合金板材，基本实现无毛刺切割。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

本发明所提供的一种铝合金的无毛刺切割方法，包括：激光器切割铝合金板材产生熔融物后，使用辅助气体喷射铝合金板材使激光能量熔化掉的铝合金和氧化铝达到平衡，所述辅助气体由氮气和氧气混合而成。

作为本发明的进一步改进，所述辅助气体的成分比为：氧气浓度范围：0.2％～2.5％；氮气浓度范围：97.5％～99.8％。

作为本发明的进一步改进，所述辅助气体储存在高压气罐中，使用时打开喷嘴利用高压喷出。

作为本发明的进一步改进，所述激光器包括光纤激光、co2激光和直接半导体激光激光器。

与现有技术相比，本发明有以下优点：

通过辅助气体的喷射，激光器对1mm至6mm厚度的铝合金板材，基本实现无毛刺切割，对6mm以上铝合金板材切割，挂渣量倍减。

附图说明

图1为本发明辅助气体各浓度渣长曲线图；

图2为本发明辅助气体各浓度切割效果图；

图3为本发明不同辅助气体切割效果图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。

所述辅助气体储存在高压气罐中，首先激光器对铝合金板材进行切割，待板材切割过程中出现了熔融物，打开储存辅助气体的高压气罐，气罐的喷嘴利用高压将辅助气体喷向铝合金板材的切割处，通过喷嘴喷射出辅助气体所产生的气压，把激光切割过程中的熔融物全部清除，至铝合金下表面无残留。熔融的铝合金粘性强、流动性差，若不用辅助气体，待熔融物冷却会有毛刺残留下表面无法去除；使用空气或纯氮气作为辅助气体时，辅助气体会和熔融状态的铝发生化学反应产生高熔点的化合物，切割完成后会产生毛刺。

通过分析空气辅助切割的现象，调节切割条件，在本发明实施方式中，使用氧气浓度为0.2％和氮气浓度99.8％或者氧气浓度为2.5％和氮气浓度97.5％的混合气体作为辅助气体，激光能量熔化掉的铝合金和氧化铝等达到平衡，切割完成后残留的微量毛刺对于板材来说可以忽略不计，可以认为实现了铝合金的无毛刺切割。

通过生产发现，使用氧气浓度为1％和氮气浓度99％的混合气体作为辅助气体时，也可以实现铝合金的无毛刺切割，即本发明所述辅助气体的浓度范围为： 氧气浓度范围：0.2％～2.5％，氮气浓度范围：97.5％～99.8％，在此浓度范围内氧气和氮气混合气体作为辅助气体可以实现铝合金的无毛刺切割。

所述激光切割使用的激光器包括光纤激光、co2激光和直接半导体激光等多种类型的激光器。

以下实施例均在铝合金板材厚度为4mm的条件下实现。

参阅图1所示，该图为本发明辅助气体各浓度渣长曲线图。由图1可知，当辅助气体中氧气浓度为0(即a点)只有氮气时，渣长最大；当辅助气体中氧气浓度范围为0.2％～2.5％和氮气浓度范围为97.5％～99.8％时，渣长最小；当辅助气体为空气(即b点)时，氧气浓度超过2.5％，渣长又变长。通过分析空气切割的现象，使用氧气浓度范围为0.2％～2.5％和氮气浓度范围为97.5％～99.8％混合而成的辅助气体辅助切割可以有效去渣，实现铝合金的无毛刺切割。

参阅图2所示，该图为本发明辅助气体各浓度切割效果图。由图2可知，所述辅助气体的氧气和氮气比例不同时，切割效果也略有不同，切割过程中视具体情况可以选择不同浓度的辅助气体来使切割效果最佳。

参阅图3所示，该图为本发明不同辅助气体切割效果图。由该图可以明显看到，使用本发明的辅助气体辅助切割时，可以有效除渣，减少毛刺的产生，比使用氮气和空气作为辅助气体有更佳的效果。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：

技术总结
本发明公开了一种铝合金的无毛刺切割方法，该铝合金的无毛刺切割方法包括激光器切割铝合金板材产生熔融物后，使用辅助气体喷射铝合金板材使激光能量熔化掉的铝合金和氧化铝达到平衡，所述辅助气体由氮气和氧气混合而成；所述辅助气体的成分比为：氧气浓度范围：0.2％～2.5％；氮气浓度范围：97.5％～99.8％。该方法通过辅助气体的喷射，激光器对1mm至6mm厚度的铝合金板材，基本实现无毛刺切割，对6mm以上铝合金板材切割，挂渣量倍减。

技术研发人员：李若涛;任敏;陆志勇;张克季;谢健;刘朝润;张炜;赵剑;陈根余;陈燚;高云峰
受保护的技术使用者：大族激光科技产业集团股份有限公司
技术研发日：2016.03.02
技术公布日：2017.09.12