激光切割工艺参数研究
系部、专业：电信学院光电子技术专业
班级：光电11301
设计者：徐震指导教师：周琦
2013年11月29号
目录
摘要 (1)
第1章激光切割的特点、过程及特
1.1 激光切割的过程 (4)
1.2 激光切割的特点 (4)
第2章激光切割原理与实 (5)
2.1激光切割 (5)
2.2实验条件 (5)
2.2.1实验设备 (5)
2.2.2试片材料及规格 (5)
2.2.3去离子水浓度 (5)
第3章激光切割工艺实验方案 (6)
3.1工艺实验问题点 (6)
3.2激光切割质量检验标准 (6)
3.3打孔点位置 (6)
3.4穿孔的参数 (6)
3.5光束半径补偿 (7)
3.6激光功率 (8)
3.7切割速度 (8)
3.8 辅助气体种类、压力 (9)
3.9 激光切割不锈钢金属工艺性分析 (9)
第4章激光切割实验及结果 (11)
第5章结论 (12)
5.1 (12)
5.2 (12)
结束语 (13)
参考文献 (14)
致谢 (15)
摘要：目前，在航空发动机产品中，很多零件需要进行孔的加工，为了高效、准确的加工出高质量的孔，激光切割无疑是较好的加工方法，本文根据我公司研制产品结构及设计要求开展了针对航空产品加工孔时进行不同材料的工艺研究，阐述了激光切割的基本原理，确定了不同金属板材激光切割工艺试验方案，得出了工艺试验研究的结论。
关键词：材料；激光切割；工艺研究
1 激光是原子核外电子受激辐射经光放大而形成的光辐射。它能有效地解决传统加工方法无法解决的问题，尤其是那些高硬度、高脆性
材料的切割加工。
1.1 激光切割的过程
激光是利用经过聚焦的高功率激光束（常用c02连续或yag脉冲激光）照射被加工物体表面，并辅助同轴喷射具有一定压力的气体（可以是压缩空气、氧气或惰性气体如氮气、氩气等），光束的能量以及活性辅助气体与工件材质发生化学反应的反应热被材料吸收，使材料熔化甚至汽化，随着光束与工件的相对移动，最终在工件上形成切缝。1.2 激光切割的特点
与线切割、慢走丝、电脉冲等切割方法相比，激光切割无磨损、零件不受外力，效率高，噪声低，精度高，生产成本低，质量可靠等优点；与电子束相比，激光加工不受电磁干扰。
目前所涉及激光切割加工的产品共30余种零件，涵盖了静子环、导向器、扩压器、燃烧室、风扇机匣等产品；材料主要分为3类：不锈钢、钛合金、高温合金；加工的结构主要为切不同形状的孔。
2.1 激光切割
激光对材料的切割实质上就是对材料进行破坏。激光束打到工件表面，工件表面就会吸收和反射激光，这种吸收和反射主要取决于工件的材料种类。工件表面吸收激光能量，使自身温度上升，从而改变工件的结构和性能，造成不可逆的破坏。
激光切割大致可分为汽化切割、熔化切割、氧助熔化切割和控制断裂切割四类。本文涉及到的激光切割属于熔化切割，就是利用一定功率密度的激光束加热工件使之熔化，形成孔洞，同时依靠非氧化性辅助气流把孔洞熔融材料吹除、带走，形成割缝。
2.2 试验条件
2.2.1 试验设备
本试验使用的激光切割设备为德国dmg公司的lasertec 80fc。lasertec 80fc配备的激光器为lasag 系列的fls352n 激光发生器。
2.2.2 试片材料及规格
工艺试验是依据公司产品的材料、结构等特点进行制作，材料主要为不锈钢、钛合金、高温合金，每种的厚度都为（1，1.5，2，2.5，3，单位为mm）。
2.2.3 去离子水浓度
去离子水浓度要求2微西门子以下，最高不要超过5微西门子。
3.1 工艺试验问题点
工件在切割前，要对工件的加工工艺点进行分析，如工件的材料、厚度、切割路径、尺寸精度、切割质量因素影响（含气体的种类、压力、纯度等）等。零件的轮廓精度主要靠数控系统来保证。
零件的尺寸精度主要取决于工作台的机械精度和系统控制精度，而影响切割表面质量的因素很多，如激光、聚焦透镜、机械控制系统、材料、工艺参数等。
3.2 激光切割质量检验标准
切割质量主要对切口表面形貌（波纹度、表面粗糙度）、切口的垂直度、背面挂渣量、尺寸精度等要素来评价。我公司产品切口表面质量的检验方法有两种：一是目视检查；二是重熔层检查。
3.3 打孔点位置
3.4 穿孔的难度:穿孔的原理:任何一种热切割技术，除少数情况可以从板边缘开始外，一般都必须在板上穿一个小孔。之前在激光冲压复合机上是用冲头先冲出一个孔，然后再用激光从小孔处开始进行切割。
适当的穿孔条件:在采用脉冲穿孔的情况下，为了获得高质量的切口，从工件静止时的脉冲穿孔到工件等速连续切割的过渡技术应加以重视。从理论上讲通常可改变加速段的切割条件，如焦距、喷嘴位置、
气体压力等,但实际上由于时间太短改变以上条件的可能性不大。在工业生产中主要采用改变激光平均功率的办法比较现实，具体方法是改变脉冲宽度；改变脉冲频率；同时改变脉冲宽度和频率。
防止在对不锈钢进行穿孔时出现须状物：激光焦点的上下位置不正确，需要做焦点位置测试，根据焦点的偏移量进行调整；激光的输出功率不够，需要检查激光发生器的工作是否正常，如果正常，则观察激光控制按钮的输出数值是否正确，加以调整；切割的线速度太慢，需要在操作控制时加大线速度；切割气体的纯度不够，需要提供高质量的切割工作气体；激光焦点偏移，需要做焦点位置测试，根据焦点的偏移量进行调整；机床运行时间过长出现的不稳定性，此时需要关机重新启动。
激光切割加工不锈钢和敷铝锌板时，工件有毛刺产生的分析
以上情况的出现，首先考虑切割低碳钢时出现毛刺的因素，但不可简单地加快切割速度，因为增加速度有时会出现板材切割不穿的情况，此种情况在加工敷铝锌板时尤为突出。这时应综合考虑机床的其他因素加以解决，如喷嘴是否要更换，导轨运动不稳定等。
提高加工精度的方法：激光束产生的光斑如果很小，精度就会越来越高、工作台精度越高，切割质量也就会上升。切割材料上的选择3.5光束半径补偿
由于激光束存在发散现象，因此聚焦后不可能是一个几何点而是一个具有一定直径的光斑，精密切割时为满足零件的尺寸要求必须对
