CN117083144A - 用于切割出工件部分的激光切割方法 - Google Patents
用于切割出工件部分的激光切割方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN117083144A CN117083144A CN202180080946.1A CN202180080946A CN117083144A CN 117083144 A CN117083144 A CN 117083144A CN 202180080946 A CN202180080946 A CN 202180080946A CN 117083144 A CN117083144 A CN 117083144A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- workpiece
- cutting
- material bridge
- laser beam
- gas
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 title claims abstract description 217
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 41
- 238000003698 laser cutting Methods 0.000 title claims abstract description 14
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 78
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims abstract description 37
- 239000012809 cooling fluid Substances 0.000 claims abstract description 10
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 56
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 16
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 7
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 claims description 5
- 230000011218 segmentation Effects 0.000 claims 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 9
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 9
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 7
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 7
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 7
- 230000008569 process Effects 0.000 description 7
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 6
- 239000001307 helium Substances 0.000 description 6
- 229910052734 helium Inorganic materials 0.000 description 6
- SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N helium atom Chemical compound [He] SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 5
- 238000005496 tempering Methods 0.000 description 4
- 238000007664 blowing Methods 0.000 description 3
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 3
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 238000003754 machining Methods 0.000 description 2
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 2
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 2
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 239000008186 active pharmaceutical agent Substances 0.000 description 1
- 230000006978 adaptation Effects 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 230000001427 coherent effect Effects 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 239000002826 coolant Substances 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- -1 ferrous metals Chemical class 0.000 description 1
- 230000004927 fusion Effects 0.000 description 1
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 1
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 1
- 239000003595 mist Substances 0.000 description 1
- 239000012768 molten material Substances 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 1
- 238000012805 post-processing Methods 0.000 description 1
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 238000007665 sagging Methods 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
- B23K26/36—Removing material
- B23K26/38—Removing material by boring or cutting
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
- B23K26/14—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring using a fluid stream, e.g. a jet of gas, in conjunction with the laser beam; Nozzles therefor
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Laser Beam Processing (AREA)
Abstract
提供了一种用于从金属的、特别是板状的工件(6)中切割出工件部分(62)的激光切割方法，该方法包括以下步骤：借助于激光束(5)和切割气体(7)且使用预定义的切割参数沿着预定义的切割轨迹对该工件(6)进行切割；在该切割轨迹的末端区段对切割参数进行改变，其方式为使得在该工件部分(62)与该工件(6)的工件剩余部分(64)之间保留材料桥接部(68)，其中，该材料桥接部(68)将该工件部分(62)固定在该工件剩余部分(64)中；借助于该切割气体(7)和/或借助于合适的冷却流体对该工件(6)在该材料桥接部(68)的区域中进行冷却；以及通过借助于该激光束(5)和该切割气体(7)断开该材料桥接部(68)来从该工件剩余部分(64)中完全切分该工件部分(62)。还提供了一种适合于执行该方法的激光切割机。
Description
技术领域
本发明涉及激光切割方法领域。本发明尤其涉及一种用于从金属的、特别是板状的工件中切割出工件部分的激光切割方法。
背景技术
用于切割金属工件(例如，金属板材)的、开头提到的方法包括激光燃烧切割和激光熔化切割。在此，沿着预定义的切割轨迹借助于激光束来熔化工件以产生切缝，并且借助于切割气体来将熔体吹出工件。
一些含铁金属可以通过使用氧气(O2)作为切割气体借助于激光燃烧切割来进行切割，工件借助于激光束进行加热并且在氧气射流中燃烧。燃烧期间释放的能量促进了切割过程。与激光燃烧切割相反的，在激光熔化切割中，应当避免当热工件接触氧气(O2)时在切割边沿上产生氧化。出于此原因，在激光熔化切割中通常使用惰性切割气体，例如氮气(N2)。在这种情况下，切割气体不仅完成了将熔化材料吹出切缝的任务。切割气体同时用作冷却剂，用于在保护气体气氛下在加工点处冷却工件。以此方式，可以避免切割边沿上的氧化。特别是当切割不锈钢时，氧化增加了易腐蚀性。此外，切割边沿上的回火色(出于美观原因，应当避免这些回火色)是由氧化产生的。
因此，原则上，可以通过在保护气体的影响下冷却切割边沿来避免对切割边沿进行复杂且增加成本的后加工。
与此相关地，在从工件中(例如，从金属板材中)切割出工件部分时，切割末端形成关键区域，即是从工件剩余部分(也称为剩余格栅)完全切分(freigeschnitten)工件部分的区域。在此区域中，通常将切割气体的供应中断，DS147293191-cn
因为在完全切分工件部分后的即刻切割头向下一切割轮廓行进。由于在工件部分于切割末端处充分冷却之前就中断切割气体的供应，因此此区域中的切割边沿暴露于空气中的氧气并发生氧化。
为了避免切割末端处的氧化，已知：在完全切分工件部分之后将切割气体(或者说切割气体射流)指向切缝一定时间量，以在保护气体的影响下在切割末端的区域中冷却工件部分。然而，此过程的缺点在于：工件部分在从剩余格栅(工件剩余部分)完全切分后可能会掉落或者在剩余格栅中下沉或滑移，并且切割边沿因此不再被保护气体射流充分覆盖。随着工件厚度的增加，此缺点变得更加显著。工件部分是否以及如何从剩余格栅中掉落尤其取决于工件部分是否以及如何由机器的工件承放部支撑。
即使当在待完成的工件中切割内部轮廓(例如，为了在工件中形成孔)时，待切割出的工件部分也会在被完全切分之后从工件中脱落。应理解，在这种情况下，待切割出的工件部分不是成品件而是料头，即是待切割出的废料。一旦料头在被完全切分时从工件中向下掉落，切缝就不再以其原始形式存在。这可能会导致切割气体流脱离切割边沿并且不再充分保护切割边沿免受周围空气中的氧气的影响。
当在薄板材范围内(工件厚度最高约4mm)进行切割时，在切缝中有针对性地产生微接头(microjoint)或纳接头(nanojoint)，以避免已经切割出的工件部分下沉或掉落。微接头和纳接头是将工件部分连接至周围的剩余格栅的材料桥接部，如果没有它们的话，工件部分就完全切割出。所述微接头和纳接头可以通过下述方式产生：沿着切割轨迹在预定位置处根本不熔化工件或不将工件跨工件的整个厚度熔化。由于工件厚度较小，因此可以手动移除微接头和纳接头，并从而将工件部分从剩余格栅中取出(例如，通过将工件部分手动推出剩余格栅)。与微接头相比，纳接头的高度小于工件厚度。因此，与微接头相比，纳接头的横截面还可以更小，并且更容易使纳接头断开。
DS147293191-cn
在具有较大厚度的工件的情况下，工件部分常常不再能从剩余格栅中手动取出。
与在切割边沿上不利地形成氧化无关地，在切割末端处的与切割过程的其余部分不同的冷却条件也可能会对切割出的工件部分产生其他负面影响。例如，当工件部分从剩余格栅掉落时，工件部分的热的切割边沿更容易发生不期望的变形。这种类型的不利影响不仅存在于激光熔化切割中，而且还存在于激光燃烧切割中。
发明内容
本发明的目的在于改进现有技术。特别地，在切割厚度为至少4mm、特别是至少10mm的金属的工件部分时，会提高切割边沿的均匀性并且特别是切割末端处切割边沿的品质。
为了实现本发明所基于的目的，提供了一种用于从金属的、特别是板状的工件中切割出工件部分的激光切割方法。在第一步骤中，该方法包括借助于激光束和切割气体且使用预定义的切割参数沿着预定义的切割轨迹对该工件进行切割。在第二步骤中，该方法包括在该切割轨迹的末端区段对切割参数进行改变，其方式为使得在该工件部分与该工件的工件剩余部分之间保留材料桥接部，其中，该材料桥接部将该工件部分固定在该工件剩余部分中。在第三步骤中，该方法包括借助于该切割气体和/或借助于合适的冷却流体对该工件在该材料桥接部的区域中进行冷却。在第四步骤中，该方法包括通过借助于该激光束和该切割气体断开该材料桥接部来从该工件剩余部分中完全切分该工件部分。
应理解，这些方法步骤按所描述的顺序执行。
总体上，切割(或切割出)工件部分所沿着的切割轨迹可以形成闭合轮廓。在切割的第一步骤中，该轮廓不完全闭合，以借助于保留的材料桥接部将工件部DS147293191-cn
分固定在工件剩余部分中。仅在完全切分时，轮廓才完全闭合，并且工件部分完全从工件剩余部分切下。然而，切割出工件部分还包括这样的情况：工件部分位于工件的***区域，使得工件和工件部分具有共同的外部边沿。在这种情况下，为了从工件中切割出工件部分，切割轨迹从共同的外部边沿进入工件内并且在共同的外部边沿的另一位置处终止。
激光束和切割气体可以优选地在切割期间从共用的切割头射出。因此，可以简单地随着激光束的移动来携动切割气体。特别地，可以将切割气体在预定义的切割气体压力下以定向射流的形式指向到激光束在工件上的加工位置。
通过在工件部分被材料桥接部固持在工件剩余部分中时对工件进行冷却，可以防止：工件部分从工件剩余部分中(即，从剩余格栅中)掉落、在工件剩余部分中下沉或倾翻以及在空气中的氧气的影响下缓慢冷却。切缝由于材料桥接部而被保留。由于工件部分的位置固定，因此增强了冷却工件部分时的可重复性。此外，在切割轨迹的末端区段对工件部分进行主动冷却可以增强切割边沿的均匀性。换句话说，在切割轨迹的末端区段中，由于在该区域继续冷却切割边沿，所以切割边沿的变化减小。
可以优选地使用惰性气体、特别是氮气(N2)作为切割气体。可以使用与所述切割气体不同的惰性气体作为附加的或替代的冷却流体。特别地，可以使用氦气(He)作为附加的或替代的冷却流体。惰性气体的特点是其在主要工艺温度下对待切割的工件的材料的反应惰性。虽然氮气(N2)在许多应用中也是惰性的，但与氮气(N2)相比，氦气(He)具有更好的导热性。因此，通过使用氦气(He)作为附加的或替代的冷却流体，可以进一步优化冷却过程。
根据一个变型，对该工件进行冷却可以包括：将该激光束关断预定时间段、优选地少于5秒、特别是少于一秒。通过关断激光束来中断与激光辐射相关联的工件变热。
DS147293191-cn
对该工件进行冷却还可以包括：在该激光束被关断时用该切割气体加载待冷却的工件区域，其中，冷却期间的切割气体压力高于或等于对该工件进行切割期间的切割气体压力。通过将切割气体在待冷却的区域吹入切缝中，工件在该区域中冷却下来。原则上，可以通过增加切割气体压力来加速冷却过程。可以通过附加地用水雾或任何其他合适的冷却流体加载待冷却的区域来实现冷却过程的附加加速。例如，可以通过横向吹嘴将这种附加冷却流体指向切缝。原则上，还可以仅仅借助于与切割气体不同的冷却流体通过横向吹嘴来冷却工件。
出于经济原因，原则上期望冷却时间保持较短。目标在于：在视觉上使工件部分在切割轨迹的末端区段中的切割边沿等同于切割边沿的其余部分。根据切割边沿的视觉方面的个体化要求，如上所述地冷却工件少于一秒可能就足够了。特别是随着工件厚度的增加，可能有必要增加冷却时间。
根据一个变型，该材料桥接部具有预确定的最小横截面，使得该工件部分在该冷却期间恰好仍然在该工件部分的原始位置中固定在该工件剩余部分中。材料桥接部的横截面通过材料桥接部的高度和宽度来确定。材料桥接部的高度至多可以与工件的厚度相对应。材料桥接部的宽度与材料桥接部在切割方向上的延伸尺度相对应。材料桥接部此外具有与切缝的宽度相对应的长度。
由于工件部分在其原始位置中被固定或者说固持在工件剩余部分中，因此工件部分不会在工件剩余部分中倾翻或从工件剩余部分中掉落。这样做的优点是保留切缝。以此方式，切割气体仍可继续到达工件部分在切割轨迹的末端区段中的切割边沿。因此，材料桥接部的横截面应当足够大，以保证材料桥接部的充分稳定性。另一方面，材料桥接部的横截面应当尽可能较小，以最小化完全切分工件所需的、输入到工件中的能量。应理解，材料桥接部的最低要求的横截面取决于多个因素。这些因素包括工件的材料、工件部分的体积(或工件部分的重量)和工件部分的重心相对于材料桥接部的位置、以及待完全切分的部分是否或在多少个位置处由机器的工件承放部支撑。
DS147293191-cn
根据一个变型，对切割参数的改变可以包括以下子步骤：于在对该工件进行切割时到达该切割轨迹的末端之前关断该激光束。
切割轨迹的末端特别地可以是切割轨迹上待切割的轮廓闭合的位置。
通过稍前于切割轨迹的末端地关断激光束，可以将材料桥接部配置为所谓的“微接头”。在这种情况下，材料桥接部可以具有与工件的厚度相对应的高度。材料桥接部的宽度应当尽可能地小。材料桥接部的最佳宽度取决于材料桥接部为了固持工件部分而必须承受的倾翻力矩。
可以以简单的方式产生微接头，而不需要费事地适配切割参数。为此，只需稍早于到达切割轨迹的末端的时刻地在某个位置处关断激光束。
根据替代变型，对切割参数进行改变可以包括以下步骤：改变切割参数，其方式为使得该工件仅熔化至一深度，该深度小于工件厚度；以及使用经改变的切割参数将该工件切割直至该切割轨迹的末端，使得该材料桥接部的高度小于该工件厚度。
以此方式，材料桥接部可以被配置为所谓的“纳接头”。与微接头相比，可以通过降低材料桥接部的高度来进一步减小材料桥接部的横截面。
例如，本申请人的专利申请WO2019025327A2中描述了对切割参数进行改变以产生纳接头。
对切割参数进行改变以产生纳接头可以包括例如减小激光功率、增加切割速率和/或改变激光束的焦点位置和/或焦点直径。为了对工件在纳接头的区域中进行冷却，可以设置：使切割头沿着切割轨迹在纳接头的宽度上往回移动，同时将切割气体从切割头中吹出到切缝中。替代性地，可以首要将切割气体指向纳接头DS147293191-cn的最后切割的末端。在这种情况下，切割头不必往回移动。
从该工件剩余部分中完全切分该工件部分可以包括以下子步骤：接通激光束；以及借助于该激光束和该切割气体，通过断开该材料桥接部来从该工件剩余部分中完全切分该工件部分，其中，在完全切分该工件部分时对切割参数进行调设，使得耦合到该工件的能量比在该工件的先前切割中少。
原则上，断开材料桥接部以用于完全切分工件部分可以按照与切割工件相同的原理进行。应理解，因此，对于完全切分工件部分而言，也使用与先前切割工件时相同的切割参数。即使在这种情况下，由于在断开微接头或纳接头(即，材料桥接部)时激光束的作用时间短，所以引入到工件中的热也比在较长距离上切割工件时少。由于工件被完全切分时在较小的程度上被加热，因此可以减少完全切分之后工件部分的切割边沿上形成的氧化。
在完全切分该工件部分时对切割参数进行调设可以包括减小激光功率和/或增加切割速率和/或改变该激光束的焦点位置和/或焦点直径。附加地或替代性地，还可以增加用于完全切分工件部分的切割气体的压力。切割气体的增加的压力也可以在完全切分期间积极地影响工件部分的冷却效果。应理解，用于调设切割参数的有关说明是参照先前切割工件时的对应切割参数。
根据切割头在工件冷却之后的位置，可以在原始切割方向上或与原始切割方向相反地切断(即，断开)材料桥接部。在微接头的情况下，可以设置：在冷却期间，切割头在微接头的沿切割方向在前的一端停住，即在关断激光射束的位置。在这种情况下，完全切分可以在与先前切割工件相同的方向上进行。相比之下，在纳接头的情况下，可以设置：在冷却期间，切割头在纳接头的沿切割方向在后的一端停住。在这种情况下，完全切分可以在与先前切割方向相反的方向上进行。以此方式可以对应地避免切割头的附加的移位。
该工件的厚度可以为至少4mm、优选地至少10mm。工件可以特别地为金DS147293191-cn
属板材。当在薄板材范围内切割时，根据本发明的方法的有利影响特别显而易见。这尤其与“输入到工件中的热随着工件的厚度的增加而增加”相关。工件的厚度例如还可以为40mm或更多。
为了实现本发明所基于的目的，还提供了一种用于切割金属的、特别是板状的工件的激光切割机，所述激光切割机被配置成执行根据上述变型之一的激光切割方法。
附图说明
下面将借助于附图更详细地解释本发明的各方面。在附图中：
图1：示出了根据本发明的激光切割机的示意性图示；
图2a：示意性地示出了具有待从中切割出的工件部分的工件；
图2b：示意性地示出了图2a的片段A中切割轨迹的末端区域；
图3a：示意性地示出了横截面中被配置为微接头的材料桥接部；以及
图3b：示意性地示出了横截面中被配置为纳接头的材料桥接部。
具体实施方式
图1通过示例示出了适合于执行根据本发明的方法的激光切割机1。激光切割机1包括激光束发生器2(例如，CO2激光器、二极管激光器或固体激光器)、可移位的切割头3以及工件承放部4。在激光束发生器2中产生激光束5，激光束5借助于光纤(未示出)或偏转镜(未示出)从激光束发生器2导引到切割头3。板状的工件6安置在工件承放部4上。激光束5借助于布置在切割头3中的聚焦光学单元指向工件6。激光切割机1此外被供应有切割气体7，例如氮气(N2)。相应切割气体7的使用取决于工件材料以及为切割边沿设置的品质要求。此外，有抽吸装置8连接至位于工件承放部4下方的抽吸管道9。切割气体7被供应到切割头3的切割气体喷嘴10，所述切割气体7与激光束5一起从该切割气体喷嘴射出。
在激光束切割期间，使用预定义的切割参数借助于激光束5沿着预定义的轮DS147293191-cn
廓熔化工件6，并且借助于切割气体7向下吹出，因此产生了切缝。激光切割机1还包括用于控制切割参数的控制单元15。
下面将借助于图2a和图2b更详细地解释根据本发明的方法的各方面。图2a中示意性地展示了板状的工件6从上面看的片段。沿着工件6中的闭合矩形轮廓形成切缝66，该切缝将工件6划分为工件部分62(或者说切割零件或成品件)和工件剩余部分64(或剩余格栅)。然而，切缝66未使轮廓完全闭合。即，切缝66被材料桥接部68中断，该材料桥接部将工件部分62连接至工件剩余部分64并且将工件部分固定在工件剩余部分上。根据本发明的方法可以应用于从工件6中切割出工件部分62。工件6的切割(在图2a中在顺时针方向上)使用预定义的切割参数进行，这些预定义的切割参数尤其取决于工件6的厚度和材料。在切割轨迹的末端区段改变切割参数，其方式为使得将工件部分62固定在工件剩余部分64中的材料桥接部68得以产生。这可以特别是通过下述方式实现：为了产生微接头，将激光束5在到达切割轨迹的末端之前关断。替代性地，可以在切割轨迹的末端区段改变切割参数(例如，通过减小激光束功率)，使得在该区段不再跨整个厚度切割工件6。以此方式，材料桥接部68可以被配置为纳接头。
图2b示出了来自图2a的片段A。借助于图2b可以重现切割过程的流程。激光束5在位置P1处刺入工件6中并且移位到待切割轮廓，激光束5在位置P2处到达待切割轮廓。随后，激光束5沿着工件部分62的轮廓移动，并且在与切割气体7相互作用下产生连贯的切缝66。当到达比切割轨迹的末端(位置P3)稍前的位置P4时，改变切割参数，其方式为使得材料桥接部68被产生为微接头或纳接头。材料桥接部68被配置成足够稳定以将工件部分62固持在工件剩余部分64中并防止工件部分62相对于工件剩余部分64倾翻。
根据本发明，在产生材料桥接部68后，可以关断激光束5，同时切割气体7继续被指向到材料桥接部68的区域中的已被激光束5加热的材料上。虽然对工件6进行切割时以及冷却时使用相同的惰性保护气体、特别是氮气(N2)可以是DS147293191-cn
有利的，但这不是强制性需要的。替代性地，可以例如最初使用氮气(N2)作为工艺气体进行切割，而对于在切缝的末端处冷却切割边沿，则切换到另一惰性气体，例如氦气(He)(作为冷却流体)。由于氦气(He)具有良好的导热性，因此，通过使用氦气(He)作为保护气体，与氮气(N2)相比，可以进一步提高冷却效果并缩短冷却时间。在不考虑氧化的情况下仅为了实现工件部分62的切割边沿的均匀冷却还可以设想的是：在使用氧气(O2)作为切割气体的燃烧切割过程中执行根据本发明的方法。在这种情况下，根据本发明的方法的优点可以特别地在于增加切割边沿的均匀性。
可以通过增加气体压力来加速冷却过程。
一旦工件6已经充分冷却，就再次接通激光束5，并且通过断开材料桥接部68来完全切分工件部分62。工件6在冷却之后的目标温度取决于冷却的目的并且尤其随工件6的材料而变。特别是，可以有意地在切割不锈钢时减少切割边沿上的氧化物形成，以避免切割边沿的回火色。与工件的厚度有关地，与工件6在没有冷却暂停的情况下被切割出(因此也被完全切分)的常规方法相比，在少于一秒的冷却时长就已可以实现切割边沿上的回火色的大幅减弱。
图3a和图3b对应地示意性地示出了被配置为微接头(图3a)和纳接头(图3b)的材料桥接部68的截面视图。图3a和图3b的绘图平面分别沿着切缝66平行于工件部分62的切割边沿63(因此垂直于工件表面)延伸。为了使材料桥接部68具有足够的稳定性以将工件部分62固持或固定在工件剩余部分中，材料桥接部必须具有最低要求的横截面。材料桥接部68的横截面可以通过材料桥接部68的高度h和宽度b来大概确定。这里应理解的是，实践中材料桥接部68的横截面形状通常与根据图3a和图3b的经简化的矩形形状有所偏差。用于确定非矩形横截面的方法同样是本领域技术人员已知的。
图3a示出了被配置为微接头的材料桥接部68，该材料桥接部的高度h与工件6的厚度H相对应。出于比较，图3b示出了被配置为纳接头的材料桥接部68，DS147293191-cn
该材料桥接部的高度h小于工件6的厚度H。原则上，应当保持材料桥接部68的横截面尽可能较小，以使得工件在断开材料桥接部68时的变热也尽可能地保持小。在微接头(图3a)的情况下，仅通过材料桥接部68的宽度来控制材料桥接部68的横截面。特别是当切割具有较大厚度H(例如，超过10mm)的工件6时，材料桥接部68被配置为纳接头(图3b)可以是有利的。在这种情况下，除宽度b之外，还可以通过所述材料桥接部的高度h来控制材料桥接部的横截面。这增加了在配置最佳尺寸的材料桥接部方面的可能性。
Claims (11)
1.一种用于从金属的工件、特别是板状的工件(6)中切割出工件部分(62)的激光切割方法，该方法包括以下步骤：
借助于激光束(5)和切割气体(7)且使用预定义的切割参数沿着预定义的切割轨迹对该工件(6)进行切割；
在该切割轨迹的末端区段对切割参数进行改变，其方式为使得在该工件部分(62)与该工件(6)的工件剩余部分(64)之间保留材料桥接部(68)，其中，该材料桥接部(68)将该工件部分(62)固定在该工件剩余部分(64)中；
借助于该切割气体(7)和/或借助于合适的冷却流体在该材料桥接部(68)的区域中对该工件(6)进行冷却；以及
通过借助于该激光束(5)和该切割气体(7)断开该材料桥接部(68)来从该工件剩余部分(64)完全切分该工件部分(62)。
2.如权利要求1所述的方法，其中，使用惰性气体、特别是氮气(N2)作为切割气体(7)。
3.如前述权利要求之一所述的方法，其中，对该工件(6)进行的所述冷却包括：
将该激光束(5)关断预定时间段、优选地少于5秒、特别是少于一秒。
4.如权利要求3所述的方法，其中，对该工件进行的所述冷却还包括：
在该激光束(5)被关断期间用该切割气体(7)加载待冷却区域，其中，所述冷却期间的切割气体压力大于或等于对该工件(6)进行切割期间的切割气体压力。
5.如前述权利要求之一所述的方法，其中，该材料桥接部(68)具有预确定的最小横截面，使得该工件部分(62)在所述冷却期间恰好还在该工件部分的原始位置固定在该工件剩余部分(64)中。
6.如前述权利要求之一所述的方法，其中，对切割参数进行的所述改变包括：于在切割该工件(6)时到达该切割轨迹的末端之前关断该激光束(5)。
7.如权利要求1至5之一所述的方法，其中，对切割参数进行的所述改变包括：
改变切割参数，以使得该工件(6)仅被熔化直至一深度，该深度小于工件厚度(H)；以及
使用经改变的切割参数对该工件(6)进行切割直至该切割轨迹的末端，使得该材料桥接部(68)的高度(h)小于工件厚度(H)。
8.如前述权利要求之一所述的方法，其中，所述完全切分包括：
接通该激光束(5)；以及
借助于该激光束(5)和该切割气体(7)，通过断开该材料桥接部(68)来从该工件剩余部分(64)完全切分该工件部分(62)，其中，在完全切分该工件部分(62)时对切割参数进行调设，使得耦入到该工件(6)的能量比先前切割该工件(6)时少。
9.如权利要求8所述的方法，其中，在完全切分该工件部分(62)时对切割参数进行的所述调设包括减少激光功率和/或增加切割速率和/或改变该激光束(5)的焦点位置和/或焦点直径。
10.如前述权利要求之一所述的方法，其中，该工件(5)的厚度(H)为至少4mm、优选地至少10mm。
11.一种用于切割金属的工件、特别是板状的工件(6)的激光切割机(1)，其中，该激光切割机(1)被配置成执行如权利要求1至10之一所述的激光切割方法。
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE102020131869.3 | 2020-12-01 | ||
| DE102020131869.3A DE102020131869A1 (de) | 2020-12-01 | 2020-12-01 | Laserschneidverfahren zum Ausschneiden eines Werkstückteils |
| PCT/EP2021/083039 WO2022117436A1 (de) | 2020-12-01 | 2021-11-25 | Laserschneidverfahren zum ausschneiden eines werkstückteils |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN117083144A true CN117083144A (zh) | 2023-11-17 |
Family
ID=78825057
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202180080946.1A Pending CN117083144A (zh) | 2020-12-01 | 2021-11-25 | 用于切割出工件部分的激光切割方法 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20230302581A1 (zh) |
| EP (1) | EP4255666A1 (zh) |
| CN (1) | CN117083144A (zh) |
| DE (1) | DE102020131869A1 (zh) |
| WO (1) | WO2022117436A1 (zh) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102022115642A1 (de) | 2022-06-23 | 2023-12-28 | TRUMPF Werkzeugmaschinen SE + Co. KG | Verfahren zum Ausschneiden von Werkstückteilen aus einem plattenförmigen Werkstück entlang auf dem Werkstück vorgegebener Schneidkonturen mittels eines Laserstrahls |
| DE102022127956A1 (de) * | 2022-10-21 | 2024-05-02 | TRUMPF Werkzeugmaschinen SE + Co. KG | Verfahren zum bearbeiten eines metallischen werkstücks sowie lasereinrichtung |
Family Cites Families (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2600323B2 (ja) | 1988-08-31 | 1997-04-16 | 三菱電機株式会社 | レーザ加工方法 |
| JPH06269967A (ja) * | 1993-03-25 | 1994-09-27 | Fanuc Ltd | レーザ加工方法及びその装置 |
| JP3162255B2 (ja) | 1994-02-24 | 2001-04-25 | 三菱電機株式会社 | レーザ加工方法及びその装置 |
| DE102012212566B4 (de) | 2012-07-18 | 2014-02-13 | Trumpf Werkzeugmaschinen Gmbh + Co. Kg | Verfahren zur trennenden Bearbeitung eines plattenförmigen Werkstücks mit Microjoints |
| DE102017213394B4 (de) | 2017-08-02 | 2020-03-26 | Trumpf Werkzeugmaschinen Gmbh + Co. Kg | Verfahren zum Laserschneiden plattenförmiger Werkstücke und zugehöriges Computerprogrammprodukt |
| JP6980504B2 (ja) * | 2017-11-30 | 2021-12-15 | 日酸Ｔａｎａｋａ株式会社 | 切断方法、切断プログラム、自動生成プログラム、制御システム、切断装置および被加工材の製造方法 |
| US11045858B2 (en) * | 2018-11-19 | 2021-06-29 | Focal Point, Llc | Processes and systems for manufacturing nested components |
| CN113874157A (zh) | 2019-05-08 | 2021-12-31 | Ws光学技术有限责任公司 | 用于工件的射束加工的方法 |
-
2020
- 2020-12-01 DE DE102020131869.3A patent/DE102020131869A1/de active Pending
-
2021
- 2021-11-25 WO PCT/EP2021/083039 patent/WO2022117436A1/de active Application Filing
- 2021-11-25 CN CN202180080946.1A patent/CN117083144A/zh active Pending
- 2021-11-25 EP EP21820516.9A patent/EP4255666A1/de active Pending
-
2023
- 2023-05-31 US US18/326,017 patent/US20230302581A1/en active Pending
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE102020131869A1 (de) | 2022-06-02 |
| US20230302581A1 (en) | 2023-09-28 |
| EP4255666A1 (de) | 2023-10-11 |
| WO2022117436A1 (de) | 2022-06-09 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN117083144A (zh) | 用于切割出工件部分的激光切割方法 | |
| CN113423531B (zh) | 激光焊接方法 | |
| JP5868559B1 (ja) | レーザ加工方法及びレーザ加工装置 | |
| US9956648B2 (en) | Piercing metal workpieces by a laser beam | |
| KR101626312B1 (ko) | 레이저 절단방법 및 레이저 절단장치 | |
| CN108115292B (zh) | 激光切割工件转角的方法及切割*** | |
| CN109862993B (zh) | 用于借助激光射束切割工件的方法 | |
| EP3525972B1 (en) | Method of manufacturing a toothed blade and apparatus for manufacturing such a blade | |
| JP4812172B2 (ja) | レーザによるｒ面取り加工方法および同方法の実施に適したレーザ加工ヘッド | |
| KR20230015403A (ko) | 레이저 용접 방법 | |
| JP2007075878A (ja) | レーザ加工方法 | |
| US8222565B2 (en) | Method for laser fusion cutting without cutting gas | |
| CN111005022B (zh) | 利用三激光协同制备铍青铜铜辊表面高硬度铁基涂层的方法 | |
| WO1997004914A1 (en) | Pulsed laser cladding arrangement | |
| JP4775699B2 (ja) | レーザによる両面溝加工装置及び両面溝加工方法 | |
| WO2021020398A1 (ja) | コーナー部整形装置及びコーナー部整形方法 | |
| JPH08118053A (ja) | ワーク切断方法 | |
| CN117066709B (zh) | 一种无辅助吹气激光切割中厚及以上钢材的工艺方法 | |
| EP4219062A1 (en) | Laser cutting method and machine | |
| JP5387644B2 (ja) | レーザ加工方法 | |
| KR102685406B1 (ko) | 레이저 용접 방법 | |
| EP4234150A1 (en) | Laser cutting method and machine | |
| KR20200106755A (ko) | 유리 라미네이트 기판의 가공 장치, 이를 이용한 가공 방법 및 절단 방법 | |
| CN116689961A (zh) | 一种激光焊接工艺方法 | |
| JPS62116717A (ja) | 板状部材のレ−ザ熱処理方法およびその装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |