【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及激光切割机部件，具体涉及一种镁铝横梁及其制备方法和应用。
技术介绍
1、由于大功率激光器光束模式的改善及32位微机的应用，激光切割机向高速度、高精度的方向快速发展，这就要求切割机具备一种重量轻、性能稳定、动态响应性能优良的横梁。
2、目前阶段，激光切割机的横梁结构主要有钢板横梁、铸铝合金横梁、铝板焊接横梁等。钢板焊接横梁截面尺寸大、所用钢板厚，导致横梁过重，动态响应差，无法满足高速、高精度切割的要求；铸铝合金横梁受限与铸造时流动性的要求，材料力学性能较差，横梁重量难以继续减轻，无法满足更高速、高精度的要求；铝板焊接横梁焊接变形大，无法满足高精度的要求。
3、镁合金质量轻，其密度只有1.7 kg/m3，是铝的2/3，钢的1/4，强度高于铝合金和钢，刚性与铝合金和钢接近，能够承受一定的负荷，具有良好的铸造性和尺寸稳定性，容易加工，废品率低。随着镁合金行业的发展，镁合金已经在例如汽车制造、航空航天、便携电脑、手机、电器、运动器材等多个领域中广泛应用。
4、目前镁铝合金材质尚未应用在激光切割机领域，究其原因，一是镁合金材料较活泼，材料表面易形成氧化膜，加工过程中易产生氢气，形成气孔；再者就是焊接时变形量大，易产生裂纹。
技术实现思路
1、针对目前缺少对镁铝合金材质的激光切割机横梁的制备方法的研究的技术问题，本专利技术提供一种适用于高速度、高精度激光切割机的镁铝横梁及其制备方法和应用，本专利技术的镁铝横梁结构可靠、性能优良，便于生产，能够满足
2、第一方面，本专利技术提供一种镁铝横梁的制备方法，包括如下步骤：
3、（1）az91d镁铝合金板材下料，采用碱抛工艺清除表面杂质及氧化物，采用煮沸及烘干工艺，去除板材内部的杂质和水分，避免加工过程中产生气孔缺陷；
4、（2）进行焊前粗加工；
5、（3）采用交流钨极氩弧焊，减少氧化物的夹杂，提高焊接质量，将粗加工后的板材按整体为三棱柱，内部及两侧焊接加强筋板的结构焊接成横梁；
6、（4）对横梁进行振动时效处理，去除焊接应力；
7、（5）对横梁进行粗加工；
8、（6）对粗加工后的横梁进行振动时效处理、静置，去除残余应力；
9、（7）对横梁进行精加工及检验。
10、进一步的，步骤（1）中，煮沸及烘干工艺具体为在100℃的蒸馏水中煮沸10-30min后烘干。
11、进一步的，步骤（3）中，由于镁合金焊接时容易产生焊接裂纹、焊后变形等缺陷，焊丝选用与板材化学成分相同的材料，焊丝在使用前先进行表面处理，将焊丝浸入到质量分数为20%~50%的硝酸溶液中，浸蚀10-30min，然后在50~90℃的热水中冲洗，并用烘干机烘干，去除表面氧化皮和水分；其次，焊接前板材需进行坡口处理，并涂覆二氧化钛活性剂来提高电弧电压和电弧温度，增加焊接方向上电弧宽度；在干燥的环境中进行焊接，焊接时采用夹具固定，大电流、快速施焊，避免产生热变形和减小气孔的产生，保证焊接强度。
12、进一步的，步骤（3）中，横梁包括第一主板、第二主板和第三主板，第一主板、第二主板和第三主板两两焊接后形成三棱柱结构的梁体，梁体内部及两端设有加强筋。
13、进一步的，第一主板、第二主板、第三主板和加强筋上开有减重孔，减重孔形状选择圆形、矩形。
14、进一步的，第一主板和第二主板形成的侧棱上设有导向安装板，导向安装板起到安装光电限位开关及风琴罩导向作用；第一主板上设有y轴电机安装板、限位块安装板和导轨加工板，导轨加工板用于加工导轨平面；第二主板上设有加强筋板；第三主板上设有x轴滑块及电机安装板。
15、进一步的，步骤（4）中，振动时效转速为3000-5000r/min，加速度为5-10m/s2，电流为1-2a，时间为10-40min。
16、进一步的，步骤（6）中，振动时效转速为3000-5000r/min，加速度为5-10m/s2，电流为1-2a，时间为10-40min，静置时间为48-96h。
17、第二方面，本专利技术提供一种上述制备方法得到的镁铝横梁。
18、第三方面，本专利技术提供一种上述镁铝横梁在激光切割机中的应用，特别是在高速度、高精度激光切割机中的应用。
19、本专利技术的有益效果在于：
20、本专利技术使用镁合金az91d材质来制作激光切割机横梁，这种合金材料含有多种元素，可以降低加工过程中氢气的产生，有效克服了镁金属非常活泼，可以与水和酸等物质产生氢气的问题。本专利技术镁铝横梁充分利用镁合金材料密度低、重量轻、强度高、刚性好的特点，具有优异的动态响应性能和稳定性，为激光切割机高速切割、高精度切割提供有力保障。
21、本专利技术采用整体为三角形结构，内部及两端焊接加强筋板的形式来制作横梁，结构简单，整体重量更轻，结构强度更高，同等电机驱动下可获得更高的速度，同时此结构力学性能稳定，可以在激光切割机高速移动和切割过程中保持稳定性，使切割精度得到较大提升。
22、本专利技术对镁合金板材进行碱抛处理，去除表面杂质及氧化物，采用煮沸及烘干的工艺，去除内部杂质及水分，降低了加工过程中产生气孔的可能，得到的板材性能更加可靠。选用与板材成分相近的焊丝并对其进行焊前处理，并在镁合金板材上涂敷二氧化钛活性剂，采用交流钨极氩弧焊方式，氩弧燃烧非常稳定，焊接过程中钨棒不熔化，弧长变化干扰因素相对较少，因此焊接过程非常稳定，氩气既不溶于液态金属，又不与金属发生任何化学反应，且容易形成良好的气流隔离层，能够有效地阻止氧、氮等侵入焊缝金属，保证焊接质量可靠，减少氧化物的夹杂；选用合理的焊接顺序，利用夹具固定、坡口处理，大电流、快速焊等措施进行结构焊接，保证焊接质量。
23、振动时效是利用机械共振的方法消除或均化金属结构在铸造、锻压、焊接和切削等机械加工后所产生的残余应力。它通过向工件施加一定大小和频率激荡力的方式给工件传递能量，使工件发生微小或宏观塑性应变来匀化和消除残余应力。振动时效法不仅可以大幅度地消除工件内部的残余应力，而且设备简便、节能环保、消除残余应力效率高。采用振动时效后可以去除大部分因焊接和加工产生的残余应力。但金属切削加工过程中的3个变形区由于摩擦和塑性变形的存在都会产生大量的热，这些热量很难及时散发出去，从而导致工件材料表面的受热膨胀，表面的膨胀行为会受到基体的束缚而最终产生压缩塑性变形。当工件完成加工逐渐冷却到室温后，产生压缩塑性变形的表层会在工件表面形成拉伸残余应力，所以采取振动时效后需要对零件进行静置，使零件内部因热应力引起的残余应力进一步释放，从而是零件状态更加稳定，保证更好的精加工质量和更高的精加工精度。
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1.一种镁铝横梁的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，煮沸及烘干工艺具体为在100℃的蒸馏水中煮沸10-30min后烘干。
3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（3）中，焊丝选用与板材化学成分相同的材料，焊丝在使用前先进行表面处理，将焊丝浸入到质量分数为20%~50%的硝酸溶液中，浸蚀10-30min，然后在50~90℃的热水中冲洗，并用烘干机烘干；焊接前板材需进行坡口处理，并涂覆二氧化钛活性剂；在干燥的环境中进行焊接，焊接时采用夹具固定，大电流、快速施焊。
4.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（3）中，横梁包括第一主板、第二主板和第三主板，第一主板、第二主板和第三主板两两焊接后形成三棱柱结构的梁体，梁体内部及两端设有加强筋。
5.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于，第一主板、第二主板、第三主板和加强筋上开有减重孔。
6.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于，第一主板和第二主板形成的侧棱上设有导向安装板，导向安装板起到安装光电限位开关及风琴罩导向
7.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（4）中，振动时效转速为3000-5000r/min，加速度为5-10m/s2，电流为1-2A，时间为10-40min。
8.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（6）中，振动时效转速为3000-5000r/min，加速度为5-10m/s2，电流为1-2A，时间为10-40min，静置时间为48-96h。
9.一种如权利要求1-8任一所述的制备方法得到的镁铝横梁。
10.一种如权利要求9所述的镁铝横梁在激光切割机中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种镁铝横梁的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，煮沸及烘干工艺具体为在100℃的蒸馏水中煮沸10-30min后烘干。
3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（3）中，焊丝选用与板材化学成分相同的材料，焊丝在使用前先进行表面处理，将焊丝浸入到质量分数为20%~50%的硝酸溶液中，浸蚀10-30min，然后在50~90℃的热水中冲洗，并用烘干机烘干；焊接前板材需进行坡口处理，并涂覆二氧化钛活性剂；在干燥的环境中进行焊接，焊接时采用夹具固定，大电流、快速施焊。
4.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（3）中，横梁包括第一主板、第二主板和第三主板，第一主板、第二主板和第三主板两两焊接后形成三棱柱结构的梁体，梁体内部及两端设有加强筋。
5.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于，第一主板、第二主板、第三主板和加强筋上开...
【专利技术属性】
技术研发人员：谭世凯，张强，
申请(专利权)人：济南邦德激光股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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