钣金件激光切割质量控制方法研究

钣金件激光切割质量控制方法研究

谭宇新

蒂升电梯（上海）有限公司 201602

摘要：作为在电子、通信、医疗、汽车以及电梯行业当中广泛应用到的材料，钣金材料本身的重量相对较轻，且强度高，成本低廉。在使用钣金件的过程当中常见应用到激光切割的方式。因此本文将对激光切割的优势以及特征进行研究，随后针对于激光切割质量标准进行分析，并提出了零件工艺方案设计、板材支撑架切割、设计切割流程、选择切割参数等相关质量控制办法，以期提升切割质量。

关键词：钣金件；激光切割；质量控制

引言：在钣金件的应用过程当中，最为常见的切割方式主要是激光切割，能够有效提高切割效率，并保障钣金件质量。但与此同时，在切割过程当中，仍存在着一定的影响因素，可能会导致切割质量不高。因此，需要进一步研究控制钣金激光切割质量的方法，从而确保达到更高标准的钣金件激光切割质量。

1 激光切割类型特征以及特征优势

激光切割主要是利用金属切割机通过数控软件进行控制，从而由计算机下达机械指令，促使切割机完成自动化切割。而在激光切割技术应用过程当中，根据激光发生器的差异性，可大致分为三种不同的激光切割机。一种是最为常见的光纤激光切割机，剩余两种为固体激光切割机以及二氧化碳激光切割机。

其中，光纤激光切割机的应用原理则是利用光纤传输方式完成切割作业，发生故障的概率相对较小，具有相对较高的柔性化程度，便于后续对该设备进行维护保养。并且光纤激光切割机的切割速度相对较快，每分钟可达到45m的切割长度，平均输出1.064μm的波长，具有良好的光束质量表现。并且光纤激光切割机能够达到更高的功率密度，便于金属材料对其进行吸收，从而表现出更加良好的切割性能。使用光纤激光切割机，能够有效降低金属切割加工费用，高达25％以上的光电转化率则能够有效降低切割过程中的电能消耗。

2 影响钣金件激光切割质量的因素及评定标准

利用激光切割时可分为氮气以及氧气两种，不同的切割方式使用氧气切割时则可能会导致断面氧化，从而出现暗色。而氮气则不会导致钣金件切割断面发生氧化反应，从而产生更为明亮的断面[1]。利用激光对钣金件进行切割时，为确保质量效果，则需要通过两方面的主要因素进行控制，一方面则是对切割尺寸精度进行控制，另一方面则是需要控制切断面质量。对钣金件的切割面质量进行检验，主要是通过观察以及触碰方式，需要确保钣金件切割面整体均匀流畅，无明显的灼烧以及缺陷。在断口位置无毛刺以及挂渣等不良现象。其次，要求钣金件切割完成后，拥有整齐断面。通常情况下，可使用检具检验、快速样板检验、量具检验方式对完成切割的钣金件质量进行检验。

3 控制钣金件激光切割质量的方式

利用激光切割方式对钣金件进行处理，需要经历较为复杂的切割步骤。繁杂的工序流程导致在实际切割钣金件的过程当中可能会出现失误问题，从而影响钣金件质量。因此，为了能够更好地应用激光切割机对钣金件进行加工处理，提高切割质量，达到更高的切割合格率，则需要进一步把控各个激光切割环节。

3.1设计零件工艺方案

确保利用激光切割方式完成钣金件的切割加工处理达到更为高质量的成果，则最为首要的前提是需要确保对零件工艺的加工方案进行优化设计。因此，在零件工艺方案设计时，需要考虑到以下几方面的内容。

首先则是需要确保在零件加工切割过程当中形成最小的板材变形程度。其次，要求在切割加工时对激光切割定位点进行科学合理的布置，确保其均匀分布在板材平面，从而达到稳定切割的效果。避免在切割过程当中板材出现位移，从而影响切割质量。再次则是需要设计更为明确的切割加工路线，要求在使用激光切割技术时，拥有较强可行性的切割进程，避免在切割过程当中造成路径重叠，从而产生碰撞引发事故。最后则是需要考虑到对钣金件零件进行切割加工之前，是否能够形成更为便捷的板材支撑架结构。以最快方式完成板材支撑架的制作，才能够满足钣金件的高质量切割需求。

3.2切割板材支撑架

对钣金件进行激光切割的过程当中，通常情况下使用到格栏栅作为支撑架，对板材起到一定的支撑作用。格栏栅本身的刚性表现相对较好并且作为支撑架，其制作相对较为便捷，应用效率相对较高，造价低廉，能够满足钣金件切割的一切支撑需求。但是与此同时，格栏栅本身也存在着一定的缺陷，在切割过程当中，可能会对钣金件造成二次伤害，尤其是在使用激光切割技术切割镀锌板材时，难以精准控制表面质量。若在切割过程当中的板材厚度不足0.6mm，则可能会发生变形问题，从而对切割质量以及切割进度产生直接影响[2]。因此，在切割过程当中，使用格栏栅作为支撑架则需要及时更换，避免损耗过度影响产品切割质量以及精度效果。

3.3切割程序以及流程设计

利用激光切割机进行钣金件切割，建立在计算机程序软件的自动化控制应用基础之上，能够完成自动切割设计。因此，需要有关工作人员利用编程软件设定相应的切割程序。在切割时，按照由内到外、从小到大的切割原则。对小孔完成切割后，进行大孔的切割，最后才能够对外部轮廓完成切割处理。

与此同时，在设定切割程序时，以相对较为缓慢的速度，尽可能保障切割质量。按照预定切割点位完成切割路线的行进，从而保障获取整齐垂直切割面。切割工艺流程表示为调运上料，对设备进行检查，选择切割程序，调整切割设备，完成首件切割后对切割质量进行检验。通过确定最佳参数，完成设备参数调整，检验配件合格，随后则开展切割下料处理。

3.4切割参数选择

在激光切割过程当中，需要对切割方式以及设备功率进行选择调整。最为常见的为两种不同的切割方式，其中一种的熔化切割方式。在切割过程当中主要选择氮气作为切割辅助气体，通过对切割件完成激光加热处理，随后进行检验，达到标准后开展熔化切割处理。由于在这样的切割方式中需要始终对切割材料进行激光加热，因此导致激光切割器长时间运行，负荷强度相对较高。高压氮气对熔化材料进行吹散处理，从而完成切割，达到良好效果[3]。

而另一种则表示为氧化熔化切割方式，由于该切割方式需要进行氧化反应，则选择氧气作为切割时的辅助气体。通过激光加热材料表面观察，切割材料温度状态，直到能够与辅助气体发生氧化反应之后，进一步产生剧烈放热，从而对切割材料进行持续加热。例如，在切割碳钢时，燃烧完成后释放热量，吹散氧化物，并对碳钢进行切缝。越高的氧气流速度则可能会产生越快的燃烧氧化反应以及去溶渣速率。在切割过程当中，包括氧化热能以及激光照射热能两个热源在切割时的能量占比仅为60%。这一切割方式相较于熔化切割而言功率相对较低，并能够形成更高效率的切割效果，有效降低切割成本。

其次则是在激光切割过程当中，对辅助气体压力以及切割速度进行选择调节。一般情况下，所需切割的钣金件实际厚度决定了切割速度，若钣金件较厚，则需要以更为缓慢的速度进行切割，反之同理。例如，在切割钣金件时应用到的光纤激光切割机为1500W功率，对厚度为1.2mm的碳钢进行切割时的切割速度可控制在每分钟20m左右。若切割碳钢的实际厚度为3mm，则需减缓切割速度，每分钟的行进长度需控制在3m左右。在激光切割时，若选择氮气作为辅助气体，则无法完成燃烧反应，主要作用则是利用高压氮气吹散液态材料，此时则需提高辅助气体气压。若氧气作为辅助气体，则会发生燃烧反应，因此需要降低辅助气体气压。

结论：在当前工业领域当中，对钣金件进行切割，主要应用到光纤激光切割技术，能够达到更加精良的切割效果。为全面提高激光切割质量，则需要从切割工艺参数选择、流程设计、板材支撑架切割以及零件工艺方案设计等方面入手开展控制工作。

参考文献：

[1]许桂云,刘秀珍,邱兴波. 汽车曲面钣金件三维激光切割柔性夹持工装的设计与应用[J]. 内燃机与配件,2022,(20):50-52.

[2]赵鹏德,闫玲,朱健,闫栋. 钣金件激光切割路径优化算法[J]. 农业装备与车辆工程,2020,58(12):89-92.

[3]庄海洋. 钣金件激光切割质量控制方法分析[J]. 中国设备工程,2019,(18):163-164.