[发明专利]一种钨钢薄片的激光切割方法及系统

说明书

【技术领域】

本发明涉及钨钢薄片的切割方法，特别是涉及一种钨钢薄片的激光切割方法及系统。

【背景技术】

钨钢(硬质合金)具有硬度高、耐磨、强度和韧性较好、耐热、耐腐蚀等一系列优良性能，特别是它的高硬度和耐磨性，即使在500℃的温度下也基本保持不变，在1000℃时仍有很高的硬度。目前，钨钢材料已被全球最著名PAD生产公司采用并应用于下一代PAD设备中。用于PAD设备中时，钨钢材料的外形尺寸要根据扬声器结构而定。因此需对钨钢材料进行切割加工。目前，对钨钢薄片的切割方法主要是机械加工方式，例如电动砂轮切割加工和电火花线切割。采用电动砂轮直接加工，存在材料浪费、效率低且不能加工非直线零件等问题。采用电火花线切割加工时，也存在切割速度低，效率不高，丝损较大的问题。更主要的是，由于钨钢的组成成份和电火花线切割加工环境特殊性，在加工过程中随之会带来一些钨钢工件切割表面改变的不利影响，即“软质层”的生成，导致钨钢表面由“硬”变“软”，失去硬质合金硬度较高的意义。综上，急需一种效率高且切割加工效果好的切割方法。

【发明内容】

本发明所要解决的技术问题是：弥补上述现有技术的不足，提出一种钨钢薄片的激光切割方法及系统，切割效率高，切割边缘光滑，切割过程对产品的质量影响小。

本发明的技术问题通过以下的技术方案予以解决：

一种钨钢薄片的激光切割方法，包括以下步骤：1)将波长范围为950～1100nm的激光束聚焦处理后垂直入射到待切割的钨钢薄片的上表面，且所述激光束的平均功率满足：聚焦后激光束的功率密度大于待切割的钨钢薄片的破坏阈值；2)在激光束沿切割路径切割的同时，向所述钨钢薄片表面的切割位置处辅助吹包含氯气、氧气和氮气的混合气体；切割完成后，在所述钨钢薄片的切割侧壁和下表面边缘处形成凝固态的熔渣；3)将切割开的钨钢薄片放入水中清洗，去除所述熔渣。

一种钨钢薄片的激光切割系统，包括激光器，扩束准直镜，聚焦模块、辅助吹气模块、工作台和水洗装置；所述激光器发出波长范围为950～1100nm的激光束，所述激光束的平均功率满足：聚焦后激光束的功率密度大于待切割的钨钢薄片的破坏阈值；待切割的钨钢薄片置于所述工作台上；所述激光束经所述扩束准直镜和聚焦模块后聚焦于所述钨钢薄片的表面，所述辅助吹气模块用于向所述钨钢薄片表面的切割位置处吹包含氯气、氧气和氮气的混合气体，使所述钨钢薄片被切割开后，在切割侧壁和下表面边缘处形成凝固态的熔渣；所述水洗装置用于对切割开的钨钢薄片进行水洗，去除所述熔渣。

本发明与现有技术对比的有益效果是：

本发明的激光切割方法及系统，使用激光束切割钨钢薄片，且切割过程中配合吹包含氯气、氧气和氮气的混合气体，其中，氧气与钨钢中钨材料和铁材料反应生成氧化物，加速促进激光切割过程。氮气用于冷却钨钢薄片表面，为氯气与钨钢的反应提供400～600℃的冷却环境。而在上述冷却环境下，以及在氧气的条件下，氯气与钨钢中钨材料反应生成六氯化钨(WCl₆)、四氯氧化钨(WOCl₄)和钨酰氯(WO₂Cl₂)。上述六氯化钨、四氯氧化钨和钨酰氯的混合物与氧化物一起形成凝固态的熔渣。后续放入水中清洗，前述六氯化钨、四氯氧化钨和钨酰氯的混合物在水中发生分解，熔渣即松散开，进而氧化物自动脱落，从而快速无损的去除掉激光切割过程中形成的熔渣，切割边缘光滑。切割过程不会对钨钢薄片的边缘或者表面造成机械损伤，对产品的质量影响小。整个激光切割过程中，工艺简单易实现，切割效率较高。

【附图说明】

图1是本发明具体实施方式的激光切割系统的结构示意图；

图2是本发明具体实施方式的激光切割钨钢薄片的一种路径示意图；

图3是本发明具体实施方式的激光切割钨钢薄片的另一种路径示意图。

【具体实施方式】

下面结合具体实施方式并对照附图对本发明做进一步详细说明。