激光切割与精密等离子弧切割技术

在70年代后期,激光技术开始用于薄板金属加工。相对于有氧切割和等离子弧切割来说,激光切割有极高的切割质量。激光切割出现以前,等离子弧切割一直被认为是切割金属薄板和中厚钢板的最好方法。80年代以来,激光切割设备逐渐成为金属加工与制造业的一种重要生产工具。由于激光的有效功率由500WM高到3000W,可加工的板材厚度范围扩宽了。过去唯有等离子能切割的较厚板材,现在由激光也能切割。激光切割的优点包括：垂直的切割边缘,边缘质量的一致性,高于土0．127rum的精度,以及能在厚度达19．05mrn的材料上打出小孔等。但是相对于等离…     

三维激光切割转角“过烧”试验研究

三维激光在切割带有转角的工件时,由于能量的过多射入,在转角处会发生过烧现象。采用2 kW的Rofin光纤激光器、RX160L型史陶比尔机器人以及配套的辅助设备集成的三维激光切割机对45钢转角切割进行了研究,提出了在转角处减少工艺参数点、优化激光切割过程中机器人的运动姿态以及优化工艺参数的工艺手段减少过烧现象。研究结果表明在激光功率600 W,切割速度25 mm/s,辅助气体O2压力0.21 MPa时,经过工艺优化后进行转角切割可以有效避免过烧现象的发生,获得的切割断面平整,无挂渣。随着激光功率和辅助气体压力的增大,切缝宽度增大;随着切割速度增大,切缝宽度减小。随着激光功率增加,切割面粗糙度减小;随着切割速度和辅助气体压力增大,切割面粗糙度先减小后增大。     

镍钛合金管激光切割热影响区域中微裂纹分析

镍钛管材激光切割制作植入医疗器械,在激光切割参数一定的情况下,合理的激光入刀口位置选择是提高产品质量、避免产品产生微裂纹的重要途径。采用扫描电镜、金相显微镜检验等方法检测产品不同位置的激光切割入刀口。结果表明,在满足产品设计结构要求情况下,合理选择激光切割入刀口,即避开产品变形量大的区域,可有效控制热影响区微裂纹扩展,降低产品断裂风险。     

激光切割表面质量比照判别与控制方法

提出了激光切割表面质量比照判别的方法与标准，通过调整激光切割参数，控制激光切割表面质量等级，解决了激光切割技术在更广泛范围内应用的技术关键，从而保证了在一定范围内实现激光切割加工一次性达到加工技术精度要求。     

激光热应力控制断裂切割技术的研究进展

总结和分析了激光热应力控制断裂切割技术(激光热裂切割技术)的基本原理、技术特点以及优缺点。针对激光热裂切割技术存在的问题,详细阐述了近20年来发展起来的以热应力控制断裂为基本原理的激光切割改进技术,包括辅助激光热裂切割技术(水冷、预弯曲辅助等)、双激光束热裂切割技术、激光隐形切割技术、激光多焦点热裂切割技术、超短脉冲激光热裂切割技术、基于热应力法微波切割技术和适用于非对称切割材料(包括非对称直线切割、折线切割、曲线切割等)的激光切割路线偏离矫正技术。通过对比和分析各类切割技术的优缺点,希望为激光热裂控制切割脆性材料技术的进一步探索和研究提出可行性思路。最后,在此基础上对激光热裂切割脆性材料存在的问题和发展前景进行总结并提出相关建议。     

激光能量和辅助气体对切割能力影响的数值模拟

采用旋转高斯激光体热源和氧气流量控制的氧铁燃烧反应放热复合热源,基于计算流体力学建立了能够反映激光切割中激光能量、辅助气体和切缝之间相互作用的多相流模型.利用该模型对以氧气和氮气为辅助气体的激光切割过程进行了数值模拟,通过改变激光功率和辅助气体压力,研究了热输入和辅助气体流场对激光切割能力的影响,并对两种辅助气体的切割结果进行了比较和分析.结果表明,所采用的计算模型较好地模拟出激光功率和辅助气体对激光切割能力的影响,并对切缝形状进行预测.     

中厚钢板大功率固体激光切割模式

对30mm厚钢板进行大功率固体激光切割试验,研究了主要工艺参数对切割特性的影响,揭示了中厚板激光切割的传热机理.结果表明,中厚板激光切割时呈现窄缝和宽缝两种切割模式,氧气压力和激光离焦量对窄缝-宽缝切割模式转变有很大的影响.窄缝横截面呈现出较平直的"I"型,宽缝横截面呈现出上宽下窄的"V"型.     

书讯

本书荣获"中国机械工业科学技术奖"二等奖《激光焊接与切割质量控制》◇本书以作者在激光焊接与切割领域的研究和应用成果为基础,论述控制激光焊接与切割质量的工艺措施、自动控制技术及其基本原理。     

CO2激光切割系统中防反射技术的研究

在CO2激光切割铝、铜等有色金属过程中,经常发生工件反射现象。为防止在激光切割系统中由于光束反射导致的不稳定和损坏,光路系统中必须设计防反射装置进行隔离。本文从理论上阐述了该装置的设计原理、结构形式以及安装方法。     

CO_2激光切割系统中防反射技术的研究

在CO2激光切割铝、铜等有色金属过程中,经常发生工件反射现象。为防止在激光切割系统中由于光束反射导致的不稳定和损坏,光路系统中必须设计防反射装置进行隔离。本文从理论上阐述了该装置的设计原理、结构形式以及安装方法。     

激光切割过程辅助气体动力学性能的数值模拟

激光切割过程中辅助气体的动力学性能对切缝形成过程具有重要影响.利用VOF算法和深度自适应激光热源,建立了能反映切割过程中辅助气体和切缝之间相互作用的多相流模型,结合切割试验对模型的有效性进行了验证.采用多相流模型分析了从打孔到稳定切割过程中切缝形貌、辅助气体动力学性能和温度场分布.计算结果表明,在未切透阶段,受切割前沿形状和切割深度等的影响,辅助气体动力学性能不断发生变化;当切割过程稳定后,辅助气体流场几乎不发生变化,切缝形状和温度场也不再改变;所建模型能够有效反映辅助气体动力学性能对切割深度和切缝宽度的影响.     

地轨式激光切割机分区除尘装置设计

本文介绍了一种地轨式激光切割机分区除尘装置,可高效抽除切割过程中产生的烟尘,很好地保护激光切割头,大大改善工作环境,提高激光切割机的使用效率。     

50CrV钢螺丝刀刃口的激光淬火工艺优化与组织性能特征

为提高螺丝刀头刃口硬度与耐磨性,延长其使用寿命,在已做激光淬火薄壁件预试验基础上,采用大功率光纤耦合半导体激光器于螺丝刀刃口上进行激光淬火试验。利用光学显微镜、显微硬度计、摩擦磨损试验仪等试验测试仪器,分析刃口激光淬火区域组织形态特征、显微硬度及耐磨损性能,确定螺丝刀刃口激光淬火可行的工艺参数。试验结果表明:激光淬火后刃口由完全淬透区、过渡区、基材3部分组成,完全淬透区显微组织为针状马氏体与残留奥氏体,过渡区由马氏体与回火索氏体组成。刃口激光淬火合理工艺参数为激光功率600 W、扫描速度900 mm/min。激光淬火后刃口截面平均硬度为805.7 HV0.3,相对淬火前提高了177.4 HV0.3,表层硬度值达到816.7 HV0.3,相对淬火前提高了188.4 HV0.3。淬火后刃口表面磨损量为0.5 mg,为基材磨损量的27.8%,稳定摩擦因数为0.25,为基材稳定摩擦因数的65.8%。激光淬火工艺能有效提高螺丝刀刃口的显微硬度与耐磨性,可用于螺丝刀刃口表面性能强化。     

微织构车刀制备与SUS304钢高速微车削试验

针对高速微切削过程中微型车刀表面摩擦磨损严重的问题,利用表面非光滑微织构减摩减阻原理,在高速微切削用车刀表面利用激光加工技术制备了微槽、微坑织构,研究了激光加工参数与微织构形貌之间的关系;分析了微织构的摩擦学特性;利用自行研制的高速微车削单元进行微织构刀具及无织构刀具的高速微切削SUS304不锈钢的对比试验,从切削力、切削温度、刀屑接触状态、切屑形态以及已加工表面粗糙度对微织构车刀性能进行评价。结果表明:微槽、微坑织构均可以有效降低刀具表面摩擦因数;在高速微切削过程中可以减小切削力、切削温度,降低刀屑接触长度,改善切屑形态,尤其是微坑织构可明显改善表面质量,可以应用到SUS304不锈钢的高速微加工。     

Generation of ferromagnetic micro- and nanoparticles by laser and mechanical milling methods

The generation of micro- and nanoparticles using laser cutting of steel strips of the thickness of 0.2–0.6 mm and the separation of particles according to their size were studied. Under optimal cutting conditions (laser power, gas pressure before the nozzle), the cutting quality is good when a small amount of fully oxidized erosion products at the cut edge of a slit is obtained. The study showed that the cascade filter system can be used to separate the particles up to nanometer dimensions. The simulation of the gas flow can be used to create optimal conditions for collecting generated particles of the required dimensions. The modelling data confirmed that small particles from the liquid metal state in the cut slit are generated most effectively using nozzles forming ring flows. The larger particles modification with aluminium and zinc by milling was performed.     

The influence of mechanical and CO2 laser cut-edge characteristics on the fatigue life performance of high strength automotive steels

The cut-edge characteristic properties of automotive structures formed during the mechanical blanking and laser-cutting processes significantly influence fatigue life performance. This factor is becoming increasingly important as S355MC and DP600 high strength steels (HSS) grades under investigation exhibit an increased sensitivity to fatigue cracks initiating from cut-edge regions. It was determined that by manipulating the critical cutting process parameters, clearance in terms of mechanical blanking, and by controlling the interrelationship between power and traverse cutting speed during the laser cutting process can result in optimised fatigue lives being achieved. Optimal fatigue lives were attained by minimising the cut-edge surface damage and by controlling the near edge microstructural deformations during each cutting process. It is the critical significance of fatigue which is the limiting factor towards being able to effectively downgauge steel grades used as automotive chassis and suspension components. This research is some of the first that considers the influence of mechanical and laser cut-edge surface quality and internal properties, which has then been partnered to the critical fatigue performance of HSS grades.     

YAG laser cutting soda-lime glass with controlled fracture and volumetric heat absorption

As a volumetric heat source, YAG laser can penetrate through the glass, and has many advantages in cutting of glass with controlled fracture compared with CO₂ laser cutting of glass. This work lays great emphasis on studying the technique of YAG laser cutting of multi-layer glasses. This paper indicates the experiments of YAG laser cutting of two-layer and four-layer soda-lime glasses with controlled fracture. Optical microscope photographs of the separation surface are obtained to examine the surface quality. The impact of laser power, scanning speed and laser beam size on the cutting quality is studied and the optimum processing parameters are presented in the paper. A theoretical model of a thermal laser shock method for separation of two-layer glasses is developed, and the fracture propagation mechanism is studied by examining the temperature and stress fields using finite element software ANSYS. In YAG laser cutting of multi-layer glasses, the temperature distribution is uniform across the thickness of the glass and the fracture propagates from the top and bottom surface to middle so that better separation surface quality can be acquired and multi-layer glasses can be cut simultaneously.     

适于镀锌钢板激光焊接的CO2激光切割

研究适合于裁焊板生产的板坯切割的技术方案，重点讨论了CO2激光切割。采用氮气辅助激光切割，氧气辅助激光切割，铣切和普通剪切方法进行了镀锌钢板的切割。研究表明，氮气辅助CO激光切割方正度较好，切口质量符合裁焊板拼接间隙小于0．1mm的要求。激光切割时，由于热影响范围小，镀锌钢板切口边缘镀锌层烧损范围小，整个切缝无宏观残余形变。氮气辅助CO2激光切割具有切割速度快，质量好的优点，适合于进行裁焊板的板坯切割。     

Al_2O_3陶瓷激光切割工艺研究

为了探究Al_2O_3陶瓷的激光切割工艺特性,采用Nd:YAG激光器对Al_2O_3陶瓷进行加工试验。先通过打孔试验计算获得Al_2O_3陶瓷的激光烧蚀阈值,再通过切割试验分析激光功率、切割速度、脉冲频率、离焦量等工艺参数对切割质量的影响规律。结果表明:通过优化激光切割工艺参数,可在保证切割效率的同时,提高Al_2O_3陶瓷的切割质量。