工艺参数对激光切割工艺质量的影响_曾昭阳VIP专享VIP免费

80SCIENCE&TECHNOLOGYFORDEVELOPMENT工程技术-技术创新与应用工艺参数对激光切割工艺质量的影响曾昭阳王笑香哈尔滨工业大学哈尔滨150001摘要：随着科技的发展，国内汽车制造业在材料加工方面逐步引进激光切割技术，激光切割加工是一项极为繁杂的过程。通过汽车冷轧钢板激光切割实验，分析激光切割工艺参数对粗糙度、挂渣以及切缝宽度等切割质量的影响。关键词：工艺参数激光切割工艺质量激光切割技术在国外已经发展成熟，并得到广泛应用。随着我国科技进步，一些汽车制造厂商也在材料加工领域逐步引进激光切割技术[1]。在激光加工技术中，运用最为普遍的是激光切割技术，该技术具有切割速度快、实用性高以及切口宽度小等优势。在切割加工范围内，二氧化碳激光器所占比例已达80%左右。在激光切割实际运用中，激光热应力切割法、激光气化切割法以及激光融化切割法等影响最大。激光切割加工工艺参数选择在很大程度上影响着最终的切割质量，而激光切割质量只有达到一定标准，才能被最终加以运用。激光切割加工过程受诸多因素的影响，在这一系列因素中，影响最为深远的当属激光输出功率以及激光切割速度对表面粗糙度、切缝宽度、挂渣以及热影响区宽度的影响。笔者在此选择汽车冷轧钢板进行激光切割工艺试验，借助实验所得数据，总结出激光输出功率及激光切割速度对激光切割工艺质量的影响规律[2]。工件在切割前，对其进行激光切割的可行性以及切割过程中可能出现的问题要预先予以考虑。比如，此类材料可否进行激光切割、切割的难点、是否需要试割、工件切割的基准起始点等。影响激光切割质量的因素很多，激光切割的一个主要优点是能够对切割过程中的主要因素实施高度控制，使切割出的工件充分满足客户的要求，并且重复性好。这些主要因素由切割速度、焦点位置、辅助气体压力、激光输出功率等工艺参数构成。除了以上4个最重要的变量以外，对切割质量产生影响的因素还包括光束参数（模式和功率、激光束的偏振、激光束的聚焦、脉冲波光束）和工件特性（材料表面反射率、材料表面状态），以及割炬和喷嘴、外光路系统、工件固定等其他因素。一、汽车冷轧钢板激光切割实验根据不同物质颗粒的物理以及化学性质等方面的差异，在利用激光切割进行测量时也需要设置不同的参数：1、分散激光切割的超声波能够有效避免泥沙出现凝团现象，但在分散过程中不能随意停止超声波，否则，泥沙的结团程度会更严重；并且超声的强度要适当，一般是十个端位移。2、泵速激光切割的泵速应控制在保证大颗粒不下沉的同时，可以与小颗粒类似的速度通过样品池，从而保证速度偏移量的作用对最终结果不会造成影响。3、遮光度太高可能出现衍散，太低会影响测量的精度，一般以8～16为佳，为了满足遮光度大于5的要求，800ml的分析沙量应在0.1g以上；最佳的测量时间根据样品的大小、分布而定；利用激光切割进行测量必须明确分散介质的折射率以及被测物质的折射率以及吸收率。选取常规汽车冷轧钢板实施二维激光切割工艺实验，分析激光切割工艺参数对激光切割工艺质量的影响。实验所选择的激光切割器为美国PRC公司产二氧化碳快速轴流激光器，以氮气为切割工艺辅助气体，聚焦镜保持12.5cm的焦距，在激光输出后，借助9个反射镜以及一个透镜实现聚焦激光束。冷轧钢板厚度为1.2mm，化学成分详见表1，机械性能详见表2。Techincalinnovation&ApplicationSCIENCE&TECHNOLOGYFORDEVELOPMENT81表1普通汽车冷轧钢板化学成分表表2普通汽车冷轧钢板机械性能二、工艺参数对激光切割工艺质量的影响1.粗糙度通过对实验用冷轧钢板表面粗糙度进行测量，总结出激光切割工艺对粗糙度影响规律，如图1所示。图1切割速度对粗糙度的影响从图1可以看出，在相关参数既定的情况下，随着激光切割速度的提升，粗糙度呈现出先下降再升高的趋势。图2激光切割功率对粗糙度的影响从图2可以看出，激光功率对粗糙度的影响较小，但整体上仍呈现出抛物线变化趋势。冷轧钢板表面形貌也受激光切割速度的影响。通过对实验数据的分析可知，在保持3.5m/s的激光切割速度的情况下，切割表面状态最好；如果低于该速度，会有尖峰和挂渣情况发生；若超出该速度，则会有表面分形...