一种高频电流辅助双光束激光切割方法技术

本发明专利技术提供一种高频电流辅助双光束激光切割方法，包括以下步骤：步骤1，提供待切割工件；步骤2，提供激光切割系统；步骤3，提供高频电流系统；步骤4，启动激光切割系统和高频电流系统，第一激光切割头输出第一激光束，第一激光束垂直辐照待切割工件上表面，同步输出第一切割辅助气体，实施厚板激光切割，获得粗切割缝；步骤5，两个滚轮式接触电极在待切割工件底部沿切割方向移动，向待切割工件馈入高频电流，第二激光切割头输出第二激光束，同步输出第二切割辅助气体，实施高频电流辅助激光切割，获得光滑切割缝；步骤6：第一激光切割头、第二激光切割头同步移动，达到切割末端点时，关闭激光切割系统和高频电流系统，完成切割过程。程。程。

【技术实现步骤摘要】
一种高频电流辅助双光束激光切割方法


[0001]本专利技术涉及一种激光加工方法，尤其涉及一种高频电流辅助双光束激光切割方法。

技术介绍

[0002]众所周知，激光切割是利用经聚焦的高功率密度激光束照射工件，使被照射的材料迅速熔化、汽化、烧蚀或达到燃点，同时借助与光束同轴的高速气流吹除熔融物质，从而实现将工件割开。然后，当切割板材较厚时，激光切割面下部条纹显著粗大，且伴随严重的粘渣等问题。
[0003]在2015年5月20日公开的，公开号为“CN 102625429 A”，专利名称为“一种对金属厚板的激光切割工艺”的专利技术专利公开了一种对金属厚板的激光切割方法，使用大功率光纤激光对金属厚板进行负离焦能量穿孔，增大辅助气体压力，延长激光穿孔时间；完成穿孔后，将光纤激光调整为正焦距，功率调低至适用功率；移动激光切割头，实现光纤激光对金属厚板的切割。解决了光纤激光难以切割超过20mm金属板材的问题。但是该技术方案还存在如下问题：在穿孔阶段延长了穿孔时间，降低光纤激光切割的效率。

技术实现思路

[0004]本专利技术所要解决的技术问题是，提供一种高频电流辅助双光束激光切割方法。
[0005]本专利技术所要解决其技术问题所采用的技术方案是：
[0006]一种高频电流辅助双光束激光切割方法，包括以下步骤：
[0007]步骤1，提供待切割工件；
[0008]步骤2，提供激光切割系统，激光切割系统包括第一激光发生器、第二激光发生器、第一传输光纤、第二传输光纤、第一激光切割头、第二激光切割头、第一切割辅助气体和第二切割辅助气体；
[0009]步骤3，提供高频电流系统，高频电流系统包括高频电源、第一滚轮式接触电极和第二滚轮式接触电极，第一滚轮式接触电极和第二滚轮式接触电极均位于待切割工件底部，在切割过程中与第一激光切割头和第二激光切割头同步移动；
[0010]步骤4，启动激光切割系统和高频电流系统，第一激光切割头输出第一激光束，第一激光束垂直辐照待切割工件上表面，同步输出第一切割辅助气体，实施厚板激光切割，获得粗切割缝；
[0011]步骤5，第一滚轮式接触电极和第二滚轮式接触电极在待切割工件底部沿切割方向移动，向待切割工件馈入高频电流，第二激光切割头输出第二激光束，同步输出第二切割辅助气体，实施高频电流辅助激光切割，获得光滑切割缝；
[0012]步骤6，第一激光切割头、第二激光切割头同步移动，达到切割末端点时，依次关闭第一激光发生器和第二激光发生器，关闭激光切割系统和高频电流系统，完成切割过程。
[0013]在一个实施方式中，所述第一激光发生器和所述第二激光发生器均为高亮度抗高
反光纤激光器。
[0014]在一个实施方式中，所述第一滚轮式接触电极和所述第二滚轮式接触电极对称布置在切割轨迹两侧，且第一滚轮式接触电极和第二滚轮式接触电极之间距离δ1为10～30mm。
[0015]在一个实施方式中，第一滚轮式接触电极与第一激光切割头之间距离δ2为10～30mm，第二滚轮式接触电极与第二激光切割头之间距离δ3为5～20mm。
[0016]在一个实施方式中，所述第一切割辅助气体汇聚点与待切割工件上表面之间距离为3～8mm，所述第一切割辅助气体压力为0.3～1.5bar，所述第一切割辅助气体为氮气或氩气。
[0017]在一个实施方式中，所述第二切割辅助气体汇聚点与待切割工件下表面之间距离为10～15mm，所述第二切割辅助气体压力为0.1～1bar，所述第二切割辅助气体为氮气或氩气。
[0018]在一个实施方式中，馈入所述待切割工件的高频电流频率为100～800kHz。
[0019]在一个实施方式中，所述第一激光切割头末端与待切割工件上表面之间距离d1为2～3.5mm；第二激光切割头末端与待切割工件上表面之间距离d2为1～2mm。
[0020]在一个实施方式中，所述待切割工件包括不锈钢、铝合金、铜合金，所述待切割工件厚度为15～30mm。
[0021]在一个实施方式中，所述第一激光切割头聚焦焦距为100～125mm；所述第二激光切割头为摆动激光切割头，所述第二激光切割头聚焦焦距为200～300mm。
[0022]与现有技术相比，本专利技术的有益效果如下：
[0023]1.本专利技术通过将激光切割分为粗切割和光整切缝两个工序，先采用常规高功率激光束获得粗切割缝；然后通过设置在待切割工件底部且沿切割路径对称布置的高频接触电极向待切割工件馈入高频电流，利用高频电流的趋肤效应和邻近效应在粗切割缝侧面生成集中在表面的电阻热，大大增加了粗切割缝侧面温度；最后采用长焦距单模光纤激光束在粗切割缝中摆动，同步施加深入粗切割缝下部的切割辅助气流，实现切割断面光整处理，获得光滑切割缝。
[0024]2.本专利技术通过将将激光切割分为粗切割和光整切缝两个工序，且通过在待切割工件底部馈入高频电流，可以采用较高的切割速度进行粗切割，而后在光整切割时激光功率减小，大大提高了厚板切割效率且减小激光能量输入。
[0025]3.本专利技术提供的一种高频电流辅助双光束激光切割方法，运用了先粗加工后精加工的典型制造工艺流程，实现了较厚板材激光切割效率与质量的兼顾。
附图说明
[0026]图1为本专利技术实施例高频电流辅助双光束激光切割总体布置示意图；
[0027]图2为本专利技术实施例高频电流辅助双光束激光切割过程示意图；
[0028]图3为本专利技术实施例滚轮式接触电极横向布置示意图；
[0029]图4为本专利技术实施例第二激光束的摆动轨迹示意图。
[0030]图中，1
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待切割工件，2
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第一激光发生器，3
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第二激光发生器，4
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第一传输光纤，5
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第二传输光纤，6
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第一激光切割头，7
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第二激光切割头，8
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第一切割辅助气体，9
‑
第二切割
辅助气体，10
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第一激光束，11
‑
第二激光束，12
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高频电源，13
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第一滚轮式接触电极，14
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第二滚轮式接触电极，15
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第一切割熔池，16
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粗切割缝，17
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第二切割熔池，18
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光滑切割缝，19
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第一熔渣，20
‑
第二熔渣。
具体实施方式
[0031]以下结合附图及实施例对本专利技术作进一步说明。
[0032]实施例一
[0033]如图1
‑
4所示，本实施例的高频电流辅助双光束激光切割方法，包括以下步骤：
[0034]步骤1，提供待切割工件1，待切割工件1包括不锈钢、铝合金、铜合金，且待切割工件1厚度为15～30mm；
[0035]步骤2本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高频电流辅助双光束激光切割方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤1：提供待切割工件(1)；步骤2：提供激光切割系统，激光切割系统包括第一激光发生器(2)、第二激光发生器(3)、第一传输光(4)、第二传输光纤(5)、第一激光切割头(6)、第二激光切割头(7)、第一切割辅助气体(8)和第二切割辅助气体(9)；步骤3：提供高频电流系统，高频电流系统包括高频电源(12)、第一滚轮式接触电极(13)和第二滚轮式接触电极(14)，第一滚轮式接触电极(13)和第二滚轮式接触电极(14)均位于待切割工件底部，在切割过程中与第一激光切割头(6)和第二激光切割头(7)同步移动；步骤4：启动激光切割系统和高频电流系统，第一激光切割头(6)输出第一激光束(10)，第一激光束(10)垂直辐照待切割工件(1)上表面，同步输出第一切割辅助气体(8)，实施厚板激光切割，获得粗切割缝；步骤5：所述第一滚轮式接触电极(13)和所述第二滚轮式接触电极(14)在待切割工件(1)底部沿切割方向移动，向待切割工件(1)馈入高频电流，第二激光切割头(7)输出第二激光束(11)，同步输出第二切割辅助气体(9)，实施高频电流辅助激光切割，获得光滑切割缝；步骤6：第一激光切割头(6)、第二激光切割头(7)同步移动，达到切割末端点时，依次关闭第一激光发生器(2)和第二激光发生器(3)，关闭激光切割系统和高频电流系统，完成切割过程。2.根据权利要求1所述的高频电流辅助双光束激光切割方法，其特征在于：所述第一激光发生器(2)和所述第二激光发生器(3)均为高亮度抗高反光纤激光器。3.根据权利要求2所述的高频电流辅助双光束激光切割方法，其特征在于：所述第一滚轮式接触电极(13)和所述第二滚轮式接触电极(14)对称布置在切割轨迹两侧，且第一滚轮式接触...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭少锋，代小光，陈燧，郑文雷，康磊，徐志宏，
申请(专利权)人：长沙大科激光科技有限公司，
类型：发明
国别省市：