[发明专利]一种高压水流辅助的激光切割方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及激光切割领域，具体涉及一种高压水流辅助的激光切割方法及装置。

背景技术

激光切割是由激光器所发出的水平激光束经45°全反射镜变为垂直向下的激光束，后经透镜聚焦，在焦点处聚成一极小的光斑，在光斑处会焦的激光功率密度高达10^6～10^9W/cm^2。处于其焦点处的工件受到高功率密度的激光光斑照射，会产生10000℃以上的局部高温，使工件瞬间汽化，再配合辅助切割气体将汽化的金属吹走，从而将工件切穿成一个很小的孔，随着数控机床的移动，无数个小孔连接起来就成了要切的外形。由于激光切割的频率非常高，所以每个小孔连接处非常光滑，切割出来的产品光洁度很高。其中，辅助切割气体是对于激光切割来说是非常重要的工艺参数，切割不同的金属材料选用相应的切割辅助气体才能取得好的切割质量：

1)结构钢：该材料用氧气切割时会得到较好的结果。当用氧气作为加工气体时，切割边缘会轻微氧化。对于厚度达4mm的板材，可以用氮气作为加工气体进行高压切割。这种情况下，切割边缘不会被氧化。厚度在10mm以上的板材，对激光器使用特殊极板并且在加工中给工件表面涂油可以得到较好的效果。

2)不锈钢：切割不锈钢需要：使用氧气，在边缘氧化不要紧的情况下；使用氮气以得到无氧化无毛刺的边缘，就不需要再作处理了。在板材表面涂层油膜会得到更好的穿孔效果，而不降低加工质量。

3)铝：尽管有高反射率和热传导性，厚度6mm以下的铝材可以切割，这取决于合金类型和激光器能力。当用氧切割时，切割表面粗糙而坚硬。用氮气时，切割表面平滑。纯铝因为其高纯非常难切割，只有在系统上安装有“反射吸收”装置的时候才能切割铝材。否则反射会毁坏光学组件。

4)钛：钛板材用氩气和氮气作为加工气体来切割。

5)铜和黄铜：两种材料都具有高反射率和非常好的热传导性。厚度1mm以下的黄铜可以用氮气切割；厚度2mm以下的铜可以切割，加工气体必须用氧气。只有在系统上安装有“反射吸收”装置的时候才能切割铜和黄铜。否则反射会毁坏光学组件。

在激光切割时，由于气流的压力的原因，容易形成挂渣等不利问题而影响切割质量，并且该领域的技术人员已经形成了利用气体来辅助将汽化的金属吹走的思维定式，这制约了激光切割的进一步的发展。如果能够更好的辅助将汽化的金属吹走而避免挂渣的形成并提高切割质量，是目前亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明为解决上述问题，保证激光切割质量，更好的辅助将汽化的金属吹走而避免挂渣的形成，而提出了一种高压水流辅助的激光切割方法，其包括：将激光束聚焦到切割工件上，被激光光斑照射的加工工件上相应部位汽化后，使用切割高压水流将汽化后的加工工件上相应部位处的材料吹走，从而完成对切割工件的切割。

本发明还提出了一种实现上述方法的辅助激光切割装置，其包括：

夹持装置，其用于夹持激光头，使得激光头对准切割工件；

高压水管，其用于喷射高压水流。

其中，所述夹持装置包括横向夹持连接部，所述横向夹持连接部包括上夹持部，下夹持部；上夹持部同下夹持部结构相同，均包括左连接端、中半圆弧段、右连接端；左连接端和右连接端上均具有螺钉孔，上夹持部和下夹持部扣合并通过左连接端和右连接端的螺钉孔由螺钉螺母固定，激光头被上夹持部和下夹持部的中半圆弧段构成的圆形结构夹紧。

其中，所述夹持装置还包括纵向夹持连接部，所述高压水管连接于纵向夹持连接部的下端，且所述纵向夹持连接部上具有纵向滑槽；其中所述横向夹持连接部的所述右连接端上具有横向滑槽，所述横向滑槽和纵向滑槽滑动配合，使得所述纵向夹持连接部带动高压水管在水平方向和竖直方向移动。

其中，所述高压水管由管身和管头构成，所述管身为一中空铜管，所述管头的上端同所述管身可拆卸连接；管头上端的内径同管身的内径相等，管头的下端开口为一窄缝，所述窄缝的长度大于管身的内径，窄缝的缝宽小于激光切割割缝的缝宽；通过调整所述高压水管的角度使得所述管头的下端同所述切割工件上表面保持平行；并使得所述窄缝同激光切割缝对准。

其中，所述管头的上端同所述管身螺纹连接，连接后并用密封胶密封。

其中，所述管头由紫铜整体铸造而成。

其中，所述切割工件为不锈钢工件。

本发明提出的激光切割方法及辅助切割装置适合多种金属的切割，并且能很好的避免挂渣的形成，能得到光滑的切割面。

附图说明

图1是本发明中辅助激光切割系统一优选实施例的示意图；