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激光切割装备在航空零部件制造中的应用

2017/12/20    来源:互联网    作者:赖仁享  程国祥  谢居懿  张有富      
关键字:激光切割  航空零部件制造  
为了解决激光切割后,零件的激光切割痕迹、挂渣严重及缺口的问题,通过对常用结构钢、不锈钢板料激光切割的试验,找出主要的影响参数:起刀方式、所用气体、气体压力、切割功率、切割速度及焦点高度等,有效控制激光痕迹及挂渣等问题,并设定等结构钢、不锈钢板料的激光切割参数。

1. 概述

    大族激光的G3015—DC025数控激光切割机设备适用于10、45、1Cr13、1Cr17N i2等结构钢,以及不锈钢板料的下料,可加工厚度依据材料硬度不同而变化,一般≤8mm。但该设备引进后未能提供各种板料的激光切割参数,导致激光切割后零件的激光切割痕迹、挂渣严重及缺口,在采用激光切割机切割高强度合金钢厚板时,经常出现切割处熔渣大、边缘质量差等质量问题,需要对激光切割机的起刀方式及激光切割参数进行优化来提高高强度合金钢厚板边缘切割质量。

2. 切割过程与结果

    (1)选取典型材料 根据车间零件现状,选取具有代表性的材料进行切割试验。材料为30CrMnSiA,5mm。采用以下方式进行激切切割优化试验,以得到最优参数及起刀方式。

    (2)切割、穿孔参数优化 首先,切割参数分析。在保证切割质量的前提下,应尽可能的提高切割速度。这不仅提高生产率,而且能减少被割零件的变形量和割缝区的热影响区域。若切割速度不合适,其效果相反,而且会使沾渣增加,切割质量下降。

    喷嘴高度是指喷嘴端面至被切零件表面的距离,该距离一般为0.5~10mm。该距离要合适才能充分发挥切割效率,否则会使切割效率和切割质量下降或使喷嘴烧坏。

    增加气体压力能使能量更加集中、喷射力更强,因而可提高切割速度和质量。但气体压力过大,反而会使弧柱变短,损失热量增加,使切割能力减弱,直至使切割过程不能正常进行。

    其次, 切割、穿孔优化对比。我们根据试验材料的特性采用表1参数切出零件边缘,如图1所示,发现在该零件切割处有较多熔渣,属于不合格品。

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    图1 试验前边缘状态

    根据首次切割得到的边缘状态,对激光切割参数(见表2)进行针对性调整切割速度、切割喷嘴高度、切割气体压力后并试切,切割零件边缘外观如图2所示,该参数切出的零件边缘质量优良、美观,达到了改进要求。

    表1 试验前边缘状态激光切割参数

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    表2 试验后边缘状态激光切割参数

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    (3)起刀方式优化 我们选用经过优化后的切割参数并同时分别采用以下4种不同起刀方式进行切割,来验证起刀处最佳起刀方式。

    第一,引线加封口:该方式为引线引入,起始点与终点不重和。该方式得出结果如图3所示,此方法得出的零件能做到外形与要求相符,但在起始切割点处有缺口,如图4所示。

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    第二,过烧引入:该方式不加引线,通过激光的高功率直接在起始切割点上进行切割。该方式得出结果如图5所示,此方法得出的零件能做到外形与要求相符,但在起始点处会由于高功率导致切口过大,如图6所示。

    第三,加引线(直线、1/4圆、半圆):该方式以不同的方式加引线引入,起始点与终点重和。该方式得出结果如图7所示,此方法得出的零件能做到外形与要求相符,但在起始点处有缺口,如图8所示。

责任编辑:张纯子
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