【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及激光切割机，具体是一种在风冷辅助条件下激光切割铝板的方法。
技术介绍
1、飞机蒙皮是指包围在飞机骨架结构外且用粘接剂或铆钉固定于骨架上，形成飞机气动力外形的维形构件。飞机蒙皮与骨架构成的蒙皮结构具有较大承载力及刚度，而自重却很轻，起到承受和传递气动载荷的作用。蒙皮承受空气动力作用后，将作用力传递到相连的机身机翼骨架上，蒙皮受力复杂，加之直接与外界接触，所以不仅要求材料强度高、塑性好，还要求表面光滑，有较高的抗蚀能力。现有技术中，由于航空铝板蒙皮的尺寸和构造限制，航空铝板蒙皮的切割主要依赖于手持激光切割设备。激光切割加工是用不可见的光束代替传统的机械刀对板材进行切割，具有切割速度快、切口光滑平整、切缝边缘垂直度好、板材变形小，以及切缝窄的优势，并且切口没有机械应力。激光切割属于热切割方法之一，当切割的板材为航空铝板蒙皮时，激光切割的热影响区范围需要严格把控，但是由于航空铝板蒙皮导热性能优良，使得激光切割的热影响区的范围较大，激光切割时大范围破坏了铝板激光切割断面的金相组织结构，切口断面的材料性能被改变，降低了航空铝板蒙皮激光切割的加工质量。
2、授权公告号为cn 216541466 u的专利公开了一种激光切割头气冷降温装置，激光切割头包括切割头本体，切割头本体底部通过绝缘板设有随动传感器本体，随动传感器本体底部依次设有锁紧螺帽、陶瓷环和喷嘴，随动传感器本体外侧罩设有中空结构的气冷罩，气冷罩顶部与随动传感器本体贴合连接，气冷罩上部开设有进气口，底部均匀设置有多个排气孔进气口上安装有气管，气管另一端与一个涡流
3、对于航空铝板蒙皮，很多飞机厂用气动振动剪刀(速度1m/min)切割航空铝板蒙皮，存在效率低、噪音大的不足。激光切割铝板不需要很大的功率，可以不对激光切割枪进行冷却，但由于铝板导热性好，激光切割加工容易过烧，导致切口处铝板金相组织发生改变，从而降低铝板的材料性能。按照现有的激光切割方法切割铝板，热影响区宽度大于500um，对于航空铝板蒙皮，大于500um的热影响区宽度是不能接受。
技术实现思路
1、本专利技术提供一种激光切割铝板的方法，目的在于缩小激光切割铝板的热影响区的范围。
2、本专利技术采用的技术方案是：激光切割铝板的方法，铝板通过激光切割枪进行切割，激光切割枪包括枪体和枪头，枪体通过激光光纤与激光器相连，枪头的外部套设冷却喷嘴，冷却喷嘴具有环状的冷却气道，冷却喷嘴设置与冷却气道连通的进气口与喷射口，进气口通过冷气管道与制冷机相连，喷射口呈圆环状，枪头射出的激光光束经过喷射口的圆心，喷射口喷射方向指向枪头射出的激光光束的焦点；激光切割铝板期间，从冷却喷嘴的喷射口喷出的冷气的气压高于大气压且温度低于0℃，冷气形成将激光光束包围的冷却气环，冷却气环汇聚于激光切割点。
3、为了确保制冷机能提供足够高的压力和足够低的温度的冷气，具体的：制冷机为ux60低温风冷制冷机。
4、为了确保冷气对铝板的冷却效果，具体的：制冷机的制冷温度范围为-60℃～0℃，也即是冷气的温度为-60℃～0℃。例如，冷气的温度为-50℃，冷气为0.5mpa的压缩空气。
5、为了使从喷射口喷出的气体均匀地汇聚于切割点的周围，进一步的是：冷却喷嘴的冷却气道分为两段，分别为靠近喷射口的喷气段以及远离喷射口的储气段，喷气段呈锥筒状，喷射口位于锥筒直径较小的一端，锥筒的中心线与枪头射出的激光光束的中心线重合，进气口与冷却喷嘴的储气段连通，冷却气道的储气段呈圆筒状，喷气段和储气段的中心线重合，进气口的方向与储气段的中心线垂直。例如，锥筒的锥角为10°～30°。再例如，锥筒的锥角为18°。
6、为了能充分对激光光束进行降温，进一步的是：枪头射出激光光束的端面凸出于冷却喷嘴的喷射口对应的端面。
7、为了吹散切割位置粉尘，提高激光切割效率，具体的：枪头还设置喷吹孔，喷吹孔的喷射方向指向枪头射出的激光光束的焦点。
8、为了便于手持激光切割枪进行激光切割，并优化气流经过连接管的流态，进一步的是：枪体包括握持部，握持部与冷却喷嘴之间固定设置硬质的连接管，连接管分为三段，分别为与冷气管道相连的第一段、与喷射口相连的第三段，以及连接第一段和第三段的第二段，第一段和第二段形成的角为钝角，第二段和第三段形成的角为钝角，第三段与冷却喷嘴的中心线垂直。
9、为了阻断或降低连接管与外界的换热作用，进一步的是：连接管的外侧设置隔热结构。
10、为了避免冷气管道与激光光纤相互缠绕，进一步的是：激光光纤连接于枪体的握持部，冷气管道与激光光纤固定连接。
11、本专利技术的有益效果是：制冷机制得的冷气经冷气管道进入冷却喷嘴，从冷却喷嘴的喷射口喷出的气体形成将激光光束包围的冷却气环，冷却气环汇聚于激光切割点，降低了铝板的温度，也降低了激光光束周围的温度，能显著改善铝板表面传热，抑制热影响区形成，提高了切割断面的质量，提高切割激光切割加工质量，最大限度降低破坏激光切割断面的金相组织结构的范围，保障切口断面材料性能。本专利技术与传统手持激光切割相比，提高了铝板激光切割质量，减小了热影响区带来的负面影响。
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1.激光切割铝板的方法，铝板(7)通过激光切割枪进行切割，激光切割枪包括枪体(1)和枪头(2)，枪体(1)通过激光光纤(6)与激光器(10)相连，其特征在于：枪头(2)的外部套设冷却喷嘴(3)，冷却喷嘴(3)具有环状的冷却气道，冷却喷嘴(3)设置与冷却气道连通的进气口与喷射口，进气口通过冷气管道(5)与制冷机(11)相连，喷射口呈圆环状，枪头(2)射出的激光光束(21)经过喷射口的圆心，喷射口喷射方向指向枪头(2)射出的激光光束(21)的焦点；激光切割铝板(7)期间，从冷却喷嘴(3)的喷射口喷出的冷气的气压高于大气压且温度低于0℃，冷气形成将激光光束(21)包围的冷却气环，冷却气环汇聚于激光切割点。
2.如权利要求1所述的激光切割铝板的方法，其特征在于：制冷机(11)为UX60低温风冷制冷机。
3.如权利要求1所述的激光切割铝板的方法，其特征在于：冷气的温度为-60℃～0℃。
4.如权利要求1所述的激光切割铝板的方法，其特征在于：冷却喷嘴(3)的冷却气道分为两段，分别为靠近喷射口的喷气段(31)以及远离喷射口的储气段(32)，喷气段(31)呈锥
5.如权利要求4所述的激光切割铝板的方法，其特征在于：锥筒的锥角为10°～30°。
6.如权利要求1所述的激光切割铝板的方法，其特征在于：枪头(2)射出激光光束(21)的端面凸出于冷却喷嘴(3)的喷射口对应的端面。
7.如权利要求1～6任一项所述的激光切割铝板的方法，其特征在于：枪头(2)还设置喷吹孔(22)，喷吹孔(22)的喷射方向指向枪头(2)射出的激光光束(21)的焦点。
8.如权利要求1～6任一项所述的激光切割铝板的方法，其特征在于：枪体(1)包括握持部，握持部与冷却喷嘴(3)之间固定设置硬质的连接管(4)，连接管(4)分为三段，分别为与冷气管道(5)相连的第一段、与喷射口相连的第三段，以及连接第一段和第三段的第二段，第一段和第二段形成的角为钝角，第二段和第三段形成的角为钝角，第三段与冷却喷嘴(3)的中心线垂直。
9.如权利要求8所述的激光切割铝板的方法，其特征在于：连接管(4)的外侧设置隔热结构。
10.如权利要求8所述的激光切割铝板的方法，其特征在于：激光光纤(6)连接于枪体(1)的握持部，冷气管道(5)与激光光纤(6)固定连接。
...【技术特征摘要】
1.激光切割铝板的方法，铝板(7)通过激光切割枪进行切割，激光切割枪包括枪体(1)和枪头(2)，枪体(1)通过激光光纤(6)与激光器(10)相连，其特征在于：枪头(2)的外部套设冷却喷嘴(3)，冷却喷嘴(3)具有环状的冷却气道，冷却喷嘴(3)设置与冷却气道连通的进气口与喷射口，进气口通过冷气管道(5)与制冷机(11)相连，喷射口呈圆环状，枪头(2)射出的激光光束(21)经过喷射口的圆心，喷射口喷射方向指向枪头(2)射出的激光光束(21)的焦点；激光切割铝板(7)期间，从冷却喷嘴(3)的喷射口喷出的冷气的气压高于大气压且温度低于0℃，冷气形成将激光光束(21)包围的冷却气环，冷却气环汇聚于激光切割点。
2.如权利要求1所述的激光切割铝板的方法，其特征在于：制冷机(11)为ux60低温风冷制冷机。
3.如权利要求1所述的激光切割铝板的方法，其特征在于：冷气的温度为-60℃～0℃。
4.如权利要求1所述的激光切割铝板的方法，其特征在于：冷却喷嘴(3)的冷却气道分为两段，分别为靠近喷射口的喷气段(31)以及远离喷射口的储气段(32)，喷气段(31)呈锥筒状，喷射口位于锥筒直径较小的一端，锥筒的中心线与枪头(2)射出的激光光束(21)的中心线重合，进气口与冷却喷嘴(3)的储气段(32)连通，冷却气道...
【专利技术属性】
技术研发人员：张晓林，王晖，丁一，李明良，陈文，
申请(专利权)人：中航成飞民用飞机有限责任公司，
类型：发明
国别省市：
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