激光切割作為激光在工業(yè)生產(chǎn)中的典型應(yīng)用，特別對(duì)利用不銹鋼薄板作為主構(gòu)件的制造業(yè)來(lái)說(shuō)，是提高傳統(tǒng)加工業(yè)生產(chǎn)能力的有效手段。鄭州激光切割廠家河南通達(dá)不銹鋼是一家集銅板激光切割加工、不銹鋼銷售、制作安裝服務(wù)為一體。激光切割不銹鋼板占廣日電梯鈑金加工的30%，考慮到不銹鋼保護(hù)膜與板材一次性切割存在的質(zhì)量問(wèn)題，目前電梯不銹鋼板材采用兩次切割的加工模式：激膜→激板，這種模式雖然解決了質(zhì)量問(wèn)題，但耗時(shí)長(zhǎng)、生產(chǎn)效率低。因此，本文目的是在不影響生產(chǎn)質(zhì)量的前提下把不銹鋼板材的激光加工模式優(yōu)化為保護(hù)膜與板材一次性切割，提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本。

現(xiàn)狀

不銹鋼板材為了避免在加工搬運(yùn)過(guò)程中出現(xiàn)零件磕碰及墊傷造成零件報(bào)廢，都有保護(hù)膜粘貼在表面。以圖1電梯的召喚箱面板為例，對(duì)目前不銹鋼激光切割加工模式的生產(chǎn)效率進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，見(jiàn)表1。

由表1可知，切割膜的時(shí)間平均占總切割加工時(shí)間的37.1%，因此我們提出把保護(hù)膜與鋼板一次性切割來(lái)縮短加工時(shí)間來(lái)提高生產(chǎn)效率。

現(xiàn)在一次性切割存在的問(wèn)題

電梯目前使用的不銹鋼保護(hù)膜為PE黑白橡膠膜，在保證不銹鋼保護(hù)膜不變的情況下，沿用激光機(jī)的常用加工參數(shù)對(duì)保護(hù)膜和板材進(jìn)行一次性切割，切割后的質(zhì)量情況如圖2所示。

由圖2可以看出，對(duì)目前電梯常用的不銹鋼進(jìn)行一次性切割，無(wú)法實(shí)現(xiàn)一次切割到位，明顯存在以下四個(gè)不足：①切口處發(fā)黑；②穿刺不平整；③掛渣；④粗糙度大。從上述存在的問(wèn)題我們猜測(cè)，導(dǎo)致一次性切割不良的主要原因是使用的PE黑白橡膠膜并不適用于激光切割。

為了驗(yàn)證結(jié)論，保持設(shè)備的切割參數(shù)不變，我們對(duì)撕掉保護(hù)膜的不銹鋼板進(jìn)行多次切割驗(yàn)證，同樣的切割參數(shù)，撕掉保護(hù)膜再切割和先割膜再切割鋼板得到的切割效果是一致的，因此目前使用的PE黑白橡膠膜不適用于激光切割。在反復(fù)進(jìn)行加工試驗(yàn)的前提下，我們也對(duì)當(dāng)前市場(chǎng)上的不銹鋼保護(hù)膜進(jìn)行了大量的調(diào)研，了解到我們當(dāng)前使用的PE黑白橡膠膜不是激光專用膜，粘貼的膠水和保護(hù)膜的材質(zhì)會(huì)分散激光束能量，導(dǎo)致穿刺不良，引發(fā)一系列的質(zhì)量問(wèn)題，所以需要增加割膜工序，以犧牲生產(chǎn)效率來(lái)保證加工質(zhì)量。

所以我們的解決方案為：改用新型的不銹鋼激光專用保護(hù)膜，再針對(duì)激光專用保護(hù)膜的特性調(diào)試激光設(shè)備參數(shù)、完善加工工藝。

影響不銹鋼板一次性切割的因素

PE黑白橡膠膜非激光專用膜

電梯當(dāng)前使用的PE黑白橡膠膜是用于臨時(shí)表面保護(hù)的自貼膜，主要用途是在搬運(yùn)、儲(chǔ)運(yùn)、成形、組裝操作中保護(hù)表面，防止被保護(hù)表面出現(xiàn)臟物堆積、擦痕和工具劃傷。但PE黑白橡膠膜非激光專用膜，無(wú)法滿足我們對(duì)激光加工不銹鋼的高質(zhì)量和高 效率的需求，下面對(duì)PE黑白橡膠膜和激光專用膜在性能方面進(jìn)行對(duì)比，結(jié)果見(jiàn)表2。

PE黑白橡膠膜采用橡膠型的粘膠劑，而橡膠對(duì)激光的吸收率可達(dá)90%以上，在激光經(jīng)聚焦后照射到橡膠表面，瞬間使橡膠燒蝕發(fā)黑，同時(shí)分散激光束能量，降低了激光束的功率密度，無(wú)法使工件穩(wěn)定達(dá)到熔點(diǎn)和沸點(diǎn)，導(dǎo)致激光脈沖無(wú)法瞬時(shí)熔化或氣化被加工材料，引發(fā)激光切割不良。

表2 PE黑白橡膠膜和激光專用膜的性能對(duì)比

由表2可得，激光專用保護(hù)膜采用獨(dú)特的材料，非常適用于CO2和光纖激光切割，并能取代其他種類的保護(hù)膜，在折彎、沖壓、成形等機(jī)械加工過(guò)程中不受損；不需要進(jìn)行預(yù)切割，大大提高切割效率，解決了上述二次切割引發(fā)的生產(chǎn)效率低的問(wèn)題；在整個(gè)切割過(guò)程中，不起泡、切口光滑平整不發(fā)黑等優(yōu)點(diǎn)則很好的改善了廣日電梯現(xiàn)用PE黑白橡膠膜一次性切割存在的質(zhì)量問(wèn)題。能輕松撕膜無(wú)膠質(zhì)殘留、抵抗紫外線照射、無(wú)切割速度限制、對(duì)激光噴嘴的污染很低等優(yōu)點(diǎn)也大大優(yōu)化了加工生產(chǎn)過(guò)程。

激光機(jī)的切割參數(shù)

根據(jù)上述的切口處發(fā)黑、穿刺不平整、掛渣、粗糙度大，以及保護(hù)膜起泡這五個(gè)不足，主要對(duì)穿孔時(shí)間、切割速度、輔助氣壓等可控因素進(jìn)行了研究。

⑴穿孔時(shí)間。電梯激光設(shè)備采用的穿孔方法是脈沖穿孔，通過(guò)采用高峰值功率的脈沖激光使少量材料熔化或氣化，2mm不銹鋼薄板的穿孔時(shí)間僅需10～30ms，穿出的孔徑小且開(kāi)孔邊緣無(wú)附著物是檢驗(yàn)激光切割質(zhì)量的依據(jù)。穿孔時(shí)間主要影響鋼板切口是否有毛刺、保護(hù)膜切口是否平整，而電梯光纖激光切割機(jī)的穿孔時(shí)間合適的值為10ms。

⑵切割速度。切割速度主要影響毛刺和切割效率，當(dāng)速度過(guò)慢時(shí)，激光束作用時(shí)間太長(zhǎng)，工件的上切縫和下切縫相差就會(huì)很大，切割口的毛刺多，生產(chǎn)效率也將大大降低；當(dāng)速度過(guò)快時(shí)，被切割的工件材料就會(huì)由于切割熱量輸入的不足出現(xiàn)切不透的情況。綜合考慮毛刺和切割效率這幾個(gè)因素，廣日電梯光纖激光切割機(jī)的切割速度zui終調(diào)試值為15000mm/min。

⑶輔助氣壓。當(dāng)輔助氣壓過(guò)高時(shí)，材料表面會(huì)出現(xiàn)渦流，削弱去除熔融物的能力，切割面粗糙，同時(shí)也會(huì)引起保護(hù)膜起泡；當(dāng)氣壓過(guò)低時(shí)，不能完全吹走熔融物，材料下表面就會(huì)黏附粘渣。根據(jù)這個(gè)規(guī)則，廣日電梯光纖激光切割機(jī)的氣壓zui終調(diào)試值為1.1MPa。

工藝參數(shù)

切入點(diǎn)：在本研究過(guò)程中，我們發(fā)現(xiàn)切入點(diǎn)主要影響保護(hù)膜是否起泡的問(wèn)題。要解決因切入點(diǎn)選擇不當(dāng)引起的保護(hù)膜起泡的問(wèn)題，需對(duì)二維切割CAD/CAM一體化系統(tǒng)進(jìn)行以下設(shè)置：對(duì)內(nèi)切割輪廓，選擇zui長(zhǎng)的線段或圓弧的中 心作為切入點(diǎn)，并在此處加一個(gè)與該線段或圓弧相內(nèi)切的引線作為輔助進(jìn)、出刀路徑；對(duì)外切割輪廓，選擇尖角頂點(diǎn)作為切入點(diǎn)，并在外延長(zhǎng)該角的兩邊作為輔助進(jìn)出路徑，如果沒(méi)有尖角則選擇zui長(zhǎng)的圓弧中點(diǎn)作為切入點(diǎn)。這樣才能盡可能減少激光切割過(guò)程中停切和起切次數(shù)，zui大限度保證激光的連續(xù)切割，避免出現(xiàn)渦流現(xiàn)象，提高切割邊緣質(zhì)量和加工效率。以相同的排版方式和切入方式(垂直進(jìn)刀)切割內(nèi)輪廓，其中兩種不同切入點(diǎn)分別對(duì)應(yīng)的切割效果，見(jiàn)表3。

切割路徑：切割路徑對(duì)本研究的切割質(zhì)量影響不大。

保護(hù)膜的粘貼工藝：保護(hù)膜需要使用貼膜機(jī)貼在潔凈、干燥的表面。貼膜時(shí)，保護(hù)膜與被保護(hù)表面之間不能有起泡，并且保護(hù)膜不能被過(guò)度拉伸（貼膜后，保護(hù)膜的延伸率應(yīng)小于1%）；其次，保護(hù)膜貼完48h后再激光切割的效果zui好。

河南通達(dá)不銹鋼成立以來(lái)，針對(duì)河南不銹鋼加工市場(chǎng)的需求，不斷引進(jìn)高科技數(shù)碼加工設(shè)備和加強(qiáng)對(duì)員工素質(zhì)的培養(yǎng)，品質(zhì)持續(xù)提升，經(jīng)過(guò)多年不懈努力和精心打造.