一种钢制筛管割缝的激光加工方法技术

本发明专利技术公开了一种钢制筛管割缝的激光加工方法，具体为：以割缝其中一个长边的其中一个端点作为起点，首先利用脉冲激光在割口起点处打孔，随后利用连续激光从起点处开始完成整个割缝的切割；切割过程中，以氧气作为辅助气体，利用氧气与切割点处熔融状态的铁进行反应所释放出的反应热来进一步加热切割点处的金属，同时利用化学反应将熔融状态的铁变成流动性良好的四氧化三铁，并由气流将四氧化三铁吹离切割点，保证切割的连续进行。本发明专利技术加工方法克服了现有激光切割筛管割缝存在的割缝形状不规整、割口处挂渣、吹痕倾斜的问题。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种利用激光加工钢制筛管割缝的方法。
技术介绍
作为一种现代加工手段，激光切割以其加工效率高、切割质量好、操作灵活得到人 们的青睐，也自然被人们考虑用来加工筛管上的割缝。但由于激光切割以及筛管割缝都有 其特殊性，如果不使二者有机结合，将难以达到人们所期望的效果。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供，利用该方法可有效实 现激光对筛管割缝的高效、优质的加工。本专利技术，具体为以割缝其中一个长边的其中 一个端点作为起点，首先利用脉冲激光在割口起点处打孔，随后利用连续激光从起点处开 始完成整个割缝的切割；切割过程中，以氧气作为辅助气体，利用氧气与切割点处熔融状态 的铁进行反应所释放出的反应热来进一步加热切割点处的金属，同时利用化学反应将熔融 状态的铁变成流动性良好的四氧化三铁，并由气流将四氧化三铁吹离切割点，保证切割的 连续进行。优选地，所述利用脉冲激光打孔过程中，通过调整激光束焦点相对筛管管壁厚度 方向的位置，使其随打孔深度的增加而从管外逐渐向管内移动。优选地，通过控制所述辅助气体的流速和流量、以及激光切割速度，既保证氧气与 铁充分反应，以利用其所释放出的反应热来加热切割点处的金属，又保证具有足够的气流 将所产生的熔融物吹离切割点。优选地，辅助气体喷嘴直径一定的情况下，通过调节压力来控制所述辅助气体的 流速和流量。优选地，所述割缝为断面形状为矩形的长条缝，连续激光的切割轨迹与割缝形状 相对应；当割缝宽度< 0. 8mm时，所述连续激光在切割割缝的第二个长边时，激光束部分射 入已切割出的第一个长边割口中，并且激光束以烧蚀已切割出的第一个长边割口中与割缝 第二个长边相对应的侧面的方式来完成割缝第二个长边的切割。优选地，所述割缝为断面形状为梯形的长条缝，并且梯形短边位于筛管径向外侧， 所述连续激光的切割轨迹与割缝形状相对应，并且在切割割缝的两长边时，通过调整激光 束的角度，使其与割缝两个长边的倾斜表面相对应；当所述梯形短边长度< 0. 8mm时，所 述连续激光在切割割缝的第二个长边斜面时，激光束部分射入已切割出的第一个长边割口 中，第二个长边斜面上至少靠近筛管外表面的上部通过激光束烧蚀已切割出的第一个长边 割口中与割缝第二个长边相对应的侧面的方式来完成。优选地，完成所述割缝第一个长边的切割后，在切割割缝的其他边时，所用连续激 光的功率小于切割割缝第一个长边的功率，所用辅助气体的压力和切割速度大于切割割缝4第一个长边所用辅助气体的压力和切割速度，并通过调整辅助气体的压力，以保证切割面 与激光束轴线平行。优选地，在切割所述梯形断面割缝时，通过平移和沿激光头光轴轴线移动激光头、 以及旋转筛管来切割出割缝的两个长边斜面；其中，在切割割缝的第一个长边斜面时，首先调整激光头使其光轴轴线与筛管轴线相垂 直，然后根据待加工割缝梯形断面短边尺寸，向垂直筛管轴线一侧平移激光头，移动距离由 下式确定B B DL= R χ sin(a + arcsin(——))----2R 2 2式中B为梯形断面短边长度，L为激光头平移距离，R为筛管半径，D为激光束焦点 光斑直径，α为梯形侧边与上下边垂线之间的夹角；在切割割缝的第二个长边斜面时，再次反向平移激光头，移动距离2L，并同时向激 光头移动方向旋转筛管，旋转角度为2α。优选地，在切割所述梯形断面割缝时，筛管保持不动，只通过旋转激光头并沿激光 头光轴轴线移动激光头来完成割缝两个长边斜面的切割，激光头旋转原点位于筛管外其直 径的延长线上，该点具体位置可根据筛管直径、割缝梯形断面的尺寸，以及激光束焦点光斑 的直径通过几何计算得到。优选地，在利用所述连续激光进行切割时，通过调整激光束焦点相对筛管管壁厚 度方向的位置，来满足对不同壁厚筛管割缝的切割。本专利技术加工方法首先利用脉冲激光在割口起点处打孔，然后再利用连续激光进行 后续切割，既利用了低重复频率脉冲激光可以获得较窄的脉冲、较高的脉冲能量的特点，又 为连续激光的后续切割创造了良好的条件，保证了切割的顺利进行。完成割缝第一个长边 的切割后，在切割割缝其他边时，采用较低的激光功率、较大的辅助气体压力、以及较快的 切割速度，利用了待切割部位已经受热、辅助气流能够进入已切割割口更充分地与切割点 深处的熔融铁进行反应、切割点处熔融物可方便地从已切割割口吹离的特点，既保证了切 割质量，又提高了切割效率；尤其是通过提高辅助气体压力，保证了进入已切割割口内气体 的流量和流速，使切割点处的熔融物能够被及时吹离，为形成与激光束轴线平行的切割面 提供了保障。本专利技术加工方法克服了现有激光切割筛管割缝存在的割缝形状不规整、割口 处挂渣、吹痕倾斜的问题。附图说明图1为筛管结构示意图；图2a为图1中A-A剖视图，割缝断面形状为矩形；图2b为图1中A-A的部分剖视图，割缝断面形状为梯形；图2c为图1中A-A的部分剖视图，割缝断面形状为组合型；图3a为本专利技术加工方法加工矩形割缝示意图；图3b为梯形断面割缝第一种切割方式示意图；图3c为梯形断面割缝第二种切割方式示意图。具体实施例方式下面结合实施例对本专利技术做详细说明。钢制筛管割缝的断面形状包括图2a所示的矩形，图2b所示的梯形，和图2c所示 的组合型。当筛管割缝的断面形状为矩形时，只通过移动激光头即可完成割缝的切割加工。如图3a所示，首先将激光头移到筛管上方，使激光头光轴轴线与筛管轴线垂直， 并根据割缝宽度B将激光头向左(或向右)平移B/2-D/2距离，式中B为割缝宽度，D为激 光焦点光斑直径，然后开启激光器进行切割。当然，只要保证激光头光轴轴线与筛管轴线垂 直，激光头的初始位置也可以在筛管左侧或右侧或其他位置。切割时，首先选择割缝其中一个长边的一个端点作为切割起点，然后利用脉冲激 光在起点处打孔，打完孔后，再利用连续激光完成割缝的后续切割。连续激光从起点切割到割缝第一个长边的另一个端点后，将激光器向右(或向 左)平移距离B-D，切割割缝的第二个长边，切割到第二个长边的另一个端点后，再次向左 (或向右)平移激光头，最后完成割缝另一短边的切割，并由此形成与割缝形状相对应的矩 形切割轨迹。在此需要说明的是，因激光焦点光斑直径通常可达到0. 15mm以上，因而在割缝宽 度B < 0. 8mm的情况下，激光束部分射入已切割出的第一个长边割口中，激光束以烧蚀已切 割出的第一个长边割口中与割缝第二个长边相对应的侧面的方式来完成割缝第二个长边 的切割。由于在切割割缝的第一个长边时，切割处的材料温度比较低，处于“冷态”，而切割 第二个长边时，待切割部位已经被加热，因此，切割第二个长边可以使用较低的激光功率， 采用较高的辅助气体压力，以及较高的切割速度。尤其是在割缝宽度B彡0. 8mm的情况下，激光束以烧蚀已切割割口其中一个侧面 的方式来进行割缝第二个长边的切割时，因激光束的部分光射入已切割割口中，并照射在 割口中待切割侧面上，辅助氧气进入已切割割口中，更全面地与切割点处的熔融状态的铁 接触进行反应，而且切割点处的熔融物可方便地从已切割割口中吹离，故可进一步降低连 续激光的功率，进一步提高辅助气体的压力，即提高辅助气体的流速和流量，进一步提高切 割速度，以实现更高的切割加工效率。特别需要指出的是，通过提高辅助气体压力，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种钢制筛管割缝的激光加工方法，其特征在于，该方法具体为：以割缝其中一个长边的其中一个端点作为起点，首先利用脉冲激光在割口起点处打孔，随后利用连续激光从起点处开始完成整个割缝的切割；切割过程中，以氧气作为辅助气体，利用氧气与切割点处熔融状态的铁进行反应所释放出的反应热来进一步加热切割点处的金属，同时利用化学反应将熔融状态的铁变成流动性良好的四氧化三铁，并由气流将四氧化三铁吹离切割点，保证切割的连续进行。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：杨贺来，
申请(专利权)人：北京宏诚拓业科技发展有限公司，杨贺来，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]