沖壓加工

不銹鋼制品，特別是不銹鋼帶，很多時(shí)候工廠的最原始加工方式就是利用沖床進(jìn)行沖壓制品。沖壓包括直沖和拉伸兩種方式，一般硬度低于1/2都是利用拉伸和彎曲，硬度高于1/2便硬的，都是直沖。

生產(chǎn)領(lǐng)域包括不銹鋼絲網(wǎng)、不銹鋼裝飾網(wǎng)、不銹鋼軋花網(wǎng)、銅網(wǎng)、不銹鋼汽液過濾網(wǎng)、不銹鋼輸送帶等產(chǎn)品，用于石油、化工、汽車、礦山、裝飾 造

紙等各行各業(yè)。

噴嘴設(shè)計(jì)及氣流控制

噴嘴設(shè)計(jì)及氣流控制技術(shù)： 激光切割鋼材時(shí),氧氣和聚焦的激光束是通過噴嘴射到被切材料處,從而形成一個(gè)氣流束。對氣流的基本要求是進(jìn)入切口的氣流量要大,速度要高,以便足夠的氧化使切口材料充分進(jìn)行放熱反應(yīng)；同時(shí)又有足夠的動(dòng)量將熔融材料噴射吹出。430（16Cr）是鐵素體不銹鋼，日常用的家用電器都是用430不銹鋼制作的。因此，除光束的質(zhì)量及其控制直接影響切割質(zhì)量外,噴嘴的設(shè)計(jì)及氣流的控制（如噴嘴壓力、工件在氣流中的位置等）也是十分重要的因素。

激光切割用的噴嘴采用簡單的結(jié)構(gòu),即一錐形孔帶端部小圓孔（如圖4）。通常用實(shí)驗(yàn)和誤差方法進(jìn)行設(shè)計(jì)。如變紫紅色：無磁性的為高錳鋼，有磁性的一般為普通鋼或低合金鋼。由于噴嘴一般用紫銅制造,體積較小,是易損零件,需經(jīng)常更換,因此不進(jìn)行流體力學(xué)計(jì)算與分析。在使用時(shí)從噴嘴側(cè)面通入一定壓力Pn(表壓為Pg)的氣體,稱噴嘴壓力,從噴嘴出口噴出,經(jīng)一定距離到達(dá)工件表面,其壓力稱切割壓力Pc,最后氣體膨脹到大氣壓力Pa。研究工作表明隨著Pn的增加,氣流流速增加,Pc也不斷增加。

可用下列公式計(jì)算： V=8.2d2(Pg 1)

V-氣體流速 L/min

d-噴嘴直徑 mm

Pg-噴嘴壓力（表壓）bar

對于不同的氣體有不同的壓力閾值,當(dāng)噴嘴壓力超過此值時(shí),氣流為正常斜激波,氣流速從亞音速向超音速過渡。此閾值與Pn、Pa比值及氣體分子的自由度（n）兩因素有關(guān)：如氧氣、空氣的n=5,因此其閾值Pn=1bar×(1.2)3.5=1.89bar。在同樣的情況下，切割不銹鋼和切割鋁其精度就會非常不同，不銹鋼的切割精度就會高一些，而且切面也會光滑一些。當(dāng)噴嘴壓力更高Pn/Pa=(1 1/n)1 n/2時(shí)（Pn；4bar）,氣流正常斜激波封變?yōu)檎げ?切割壓力Pc下降,氣流速度減低,并在工件表面形成渦流,削弱了氣流去除熔融材料的作用,影響了切割速度。因此采用錐孔帶端部小圓孔的噴嘴,其氧氣的噴嘴壓力常在3bar以下。

為進(jìn)一步提高激光切割速度,可根據(jù)空氣動(dòng)力學(xué)原理,在提高噴嘴壓力的前提下不產(chǎn)生正激波,設(shè)計(jì)制造一種縮放型噴嘴,即拉伐爾（Laval）噴嘴。為方便制造可采用如圖4的結(jié)構(gòu)。德國漢諾威大學(xué)激光中心使用500WCO2激光器,透鏡焦距2.5〃,采用小孔噴嘴和拉伐爾噴嘴分別作了試驗(yàn),見圖4。在這些應(yīng)用中，物主的建造成本可能比審美更為重要，表面不很干凈也可以。試驗(yàn)結(jié)果如圖5所示：分別表示NO2、NO4、NO5噴嘴在不同的氧氣壓力下,切口表面粗糙度Rz與切割速度Vc的函數(shù)關(guān)系。從圖中可以看出NO2小孔噴嘴在Pn為400Kpa（或4bar）時(shí)切割速度只能達(dá)到2.75m/min（碳鋼板厚為2mm）。NO4、NO5二種拉伐爾噴嘴在Pn為500Kpa到600Kpa時(shí)切割速度可達(dá)到3.5m/min和5.5m/min。應(yīng)指出的是切割壓力Pc還是工件與噴嘴距離的函數(shù)。由于斜激波在氣流的邊界多次反射,使切割壓力呈周期性的變化。

高切割壓力區(qū)緊鄰噴嘴出口,工件表面至噴嘴出口的距離約為0.5~1.5mm,切割壓力Pc大而穩(wěn)定,是工業(yè)生產(chǎn)中切割手扳常用的工藝參數(shù)。激光刀頭的機(jī)械部分與工件無接觸，在工作中不會對工件表面造成劃傷。第二高切割壓力區(qū)約為噴嘴出口的3~3.5mm,切割壓力Pc也較大,同樣可以取得好的效果,并有利于保護(hù)透鏡,提高其使用壽命。曲線上的其他高切割壓力區(qū)由于距噴嘴出口太遠(yuǎn),與聚焦光束難以匹配而無法采用。

材料分析

隨著激光切割技術(shù)的發(fā)展，激光切割運(yùn)用的領(lǐng)域也越來越廣泛，適用的材料也越來越多。但是不同的材料具有不同的特性，所以在使用激光切割時(shí)需要注意的事項(xiàng)也不同。

結(jié)構(gòu)鋼

該材料用氧氣切割時(shí)會得到較好的結(jié)果。當(dāng)用氧氣作為加工氣體時(shí)，切割邊緣會輕微氧化。系統(tǒng)描述：304不銹鋼是應(yīng)用最為廣泛的一種鉻-鎳不銹鋼[1]，作為一種用途廣泛的鋼，具有良好的耐蝕性、耐熱性，低溫強(qiáng)度和機(jī)械特性。對于厚度達(dá)4mm的板材，可以用氮?dú)庾鳛榧庸怏w進(jìn)行高壓切割。這種情況下，切割邊緣不會被氧化。厚度在10mm以上的板材，對激光器使用特殊極板并且在加工中給工件表面涂油可以得到較好的效果。

不銹鋼

切割不銹鋼需要：使用氧氣，在邊緣氧化不要緊的情況下；使用氮?dú)庖缘玫綗o氧化無毛刺的邊緣，就不需要再作處理了。在板材表面涂層油膜會得到更好的穿孔效果，而不降低加工質(zhì)量。

數(shù)控切割機(jī)床

由三部分組成，即工作臺（一般為精密機(jī)床）、光束傳輸系統(tǒng)（有時(shí)稱外光路，即激光器發(fā)出的光束到達(dá)工件前整個(gè)光程內(nèi)光束的傳輸光學(xué)、機(jī)械構(gòu)件）和微機(jī)數(shù)控系統(tǒng)。按切割柜與工 作臺相對移動(dòng)的方式，可分為以下三種類型：

（1）在切割過程中，光束（由割炬射出）與工作臺都移動(dòng)，一般光束沿Y向移，工作臺在X向移。

（2）在切割過程中，只有光束（割炬）移動(dòng)，工作臺不移動(dòng)。

（3）在切割過程中，只有工作臺移動(dòng)，而光束（割炬）則固定不動(dòng)。

五軸機(jī)

工業(yè)生產(chǎn)中有時(shí)遇到需要切割三維立體構(gòu)件的問題，而一般的二軸、三軸激光切割機(jī)只能切割二維平面工件，這就需要裝備有機(jī)械手的切割機(jī)，即五軸機(jī)。