激光-火焰复合切割方法
【专利摘要】激光-火焰复合切割方法，它涉及一种集激光热源和火焰热源于一体的切割方法，属于金属热切割【技术领域】。本发明是为了解决火焰切割中、厚钢材效率低下、变形量大、切缝上边易融塌、下边易形成挂渣的技术问题。本方法如下：把钢板固定在工作台上，采用激光和火焰同轴或非同轴复合方式高速切断钢板，即完成激光-火焰复合切割。本发明方法获得的切缝的垂直度好、切割面质量高、切割厚度大、不用定期更换昂贵的铪电极；本发明方法具有切割速度快、切割效率高、热影响区小、变形量小、由于激光具有能打孔功能无需提前在钢板上转孔、不需预热直接启动切割过程的优点。本发明属于切割钢材的领域。
【专利说明】激光-火焰复合切割方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种集激光热源和火焰热源于一体的切割方法，属于金属热切割【技术领域】。
【背景技术】
[0002]目前工业领域应用最广泛的金属热切割方法主要有火焰切割、等离子切割和激光切割三种切割方法。
[0003]火焰切割方法切割大厚度碳钢切割能力比较好，其切割费用也比较低。可广泛适用于碳钢、大厚度板材的切割上，但是在切割薄板方面不具有优势。火焰切割方法的缺点是切割效率低、热影响区较宽、切割变形量大、进而影响了切割精度。火焰切割厚板时，只能切割低碳钢和低合金钢，切缝上边易融塌，下边易形成挂渣。而且启动切割需要预热过程，越厚的钢板预热时间越长，切割速度较低，这些问题造成切割总体效率较低。
[0004]等离子切割方法具有能量密度较高、切割变形较小、切割前不需预热、切割金属范围广等优点。同时等离子切割方法也存在一些固有的缺点，如切割边缘有斜度，切割中厚板时表面质量下降，等离子切割过程会产生巨大的噪音、大量烟尘，这不仅对周围的环境产生较大的噪音污染， 更重要的是损害操作者和周围的人员的身体健康。这种切割方法最大的问题是电极和喷嘴的消耗问题，尤其是电极的寿命只有短短几个小时，显著增加了生产成本和降低切割效率。
[0005]激光切割方法具很多优点，如切缝窄，能提高零件尺寸精度和材料利用率，能够实现高精度切割；割缝质量好，无挂渣、边缘垂直、表面光滑，可以减少切割后的后续工作量；切割速度快，穿孔时间短，无需预热启动切割过程，生产效率高；能量密度高，切割热影响区小，不破坏切割板材的材料性能，能满足对板材性能要求高的领域；切割材料范围广，可以切割金属、非金属等，可以加工任何硬度的材料，甚至可以切割透明的玻璃等等。与此同时激光切割方法也存在一些缺点，如一次性设备投入费用高、使用与维护费用耗能是等同等离子切割设备的1.5倍等等，最关键的一点是受到激光功率的限制，激光切割方法目前仅适用于30mm以下薄板的切割领域，无法在厚板领域展开推广应用。
[0006]表1三种切割方法切割特点对比
[0007]
【权利要求】
1.激光-火焰复合切割方法，其特征如下: 把钢板固定在工作台上，采用激光和火焰两种热源共同作用于钢板上的方式，在激光器激光功率为2000W-20000W、辅助气体压力为0.1-0.8bar、主切割氧气压力为0.7_10bar、辅助燃烧氧气压力为0.1-1.0bar的条件下以0.10m/min-2.0m/min的切割速度切割至钢板断开，即完成激光-火焰复合切割； 其中激光焦点位于钢板表面上2-30mm，激光喷嘴下沿距离钢板表面1.0-5.0mm。
2.根据权利要求1所述激光-火焰复合切割方法，其特征在于所述的辅助气体为乙炔、丙烷或汽油。
3.根据权利要求1所述激光-火焰复合切割方法，其特征在于所述的激光功率为5800W。
4.根据权利要求1所述激光-火焰复合切割方法，其特征在于所述主切割氧气压力为3bar。
5.根据权利要求1所述激光-火焰复合切割方法，其特征在于所述主切割氧气压力为2.5bar。
6.根据权利要求1所述激光-火焰复合切割方法，其特征在于所述主切割氧气压力为3.2bar。
7.根据权利要求1所述激光-火焰复合切割方法，其特征在于以1.0m/min的切割速度切割至钢板断开。
8.根据权利要求1、2、3、4、5、6或7所述激光-火焰复合切割方法，其特征在于所述激光器为光纤激光器、碟型激光器、半导体激光器、Nd: YAG激光器或CO2气体激光器。
9.根据权利要求1、2、3、4、5、6和7所述激光-火焰复合切割方法,其特征在于激光热源和火焰热源在钢板上的作用区域完全重叠或部分重叠。
10.根据权利要求1、2、3、4、5、6和7所述激光-火焰复合切割方法,其特征在于激光与火焰的复合方式可以是同轴复合方式也可以是非同轴复合方式。
【文档编号】B23K28/02GK103934582SQ201410160921
【公开日】2014年7月23日 申请日期:2014年4月21日 优先权日:2014年4月21日
【发明者】王威, 林尚扬, 王旭友, 徐良, 腾彬, 雷震 申请人:机械科学研究院哈尔滨焊接研究所