[發明專利]一種鎢鋼薄片的激光切割方法及系統

有效

• 申請號: 201410834187.5
• 申請日: 2014-12-25
• 公開（公告）號: CN104625432A
• 公開（公告）日: 2015-05-20
• 發明（設計）人: 侯若洪;蔡志祥;楊偉;孫智龍;楊玉山;高勛銀
• 申請（專利權）人: 深圳光韻達光電科技股份有限公司
• 主分類號: B23K26/38
• 分類號: B23K26/38;B23K26/14;B23K26/70
• 代理公司: 深圳新創友知識產權代理有限公司 44223
• 代理人: 余敏

【技術領域】

本發明涉及鎢鋼薄片的切割方法，特別是涉及一種鎢鋼薄片的激光切割方法及系統。

【背景技術】

鎢鋼(硬質合金)具有硬度高、耐磨、強度和韌性較好、耐熱、耐腐蝕等一系列優良性能，特別是它的高硬度和耐磨性，即使在500℃的溫度下也基本保持不變，在1000℃時仍有很高的硬度。目前，鎢鋼材料已被全球最著名PAD生產公司采用并應用于下一代PAD設備中。用于PAD設備中時，鎢鋼材料的外形尺寸要根據揚聲器結構而定。因此需對鎢鋼材料進行切割加工。目前，對鎢鋼薄片的切割方法主要是機械加工方式，例如電動砂輪切割加工和電火花線切割。采用電動砂輪直接加工，存在材料浪費、效率低且不能加工非直線零件等問題。采用電火花線切割加工時，也存在切割速度低，效率不高，絲損較大的問題。更主要的是，由于鎢鋼的組成成份和電火花線切割加工環境特殊性，在加工過程中隨之會帶來一些鎢鋼工件切割表面改變的不利影響，即“軟質層”的生成，導致鎢鋼表面由“硬”變“軟”，失去硬質合金硬度較高的意義。綜上，急需一種效率高且切割加工效果好的切割方法。

【發明內容】

本發明所要解決的技術問題是：彌補上述現有技術的不足，提出一種鎢鋼薄片的激光切割方法及系統，切割效率高，切割邊緣光滑，切割過程對產品的質量影響小。

本發明的技術問題通過以下的技術方案予以解決：

一種鎢鋼薄片的激光切割方法，包括以下步驟：1)將波長范圍為950～1100nm的激光束聚焦處理后垂直入射到待切割的鎢鋼薄片的上表面，且所述激光束的平均功率滿足：聚焦后激光束的功率密度大于待切割的鎢鋼薄片的破壞閾值；2)在激光束沿切割路徑切割的同時，向所述鎢鋼薄片表面的切割位置處輔助吹包含氯氣、氧氣和氮氣的混合氣體；切割完成后，在所述鎢鋼薄片的切割側壁和下表面邊緣處形成凝固態的熔渣；3)將切割開的鎢鋼薄片放入水中清洗，去除所述熔渣。

一種鎢鋼薄片的激光切割系統，包括激光器，擴束準直鏡，聚焦模塊、輔助吹氣模塊、工作臺和水洗裝置；所述激光器發出波長范圍為950～1100nm的激光束，所述激光束的平均功率滿足：聚焦后激光束的功率密度大于待切割的鎢鋼薄片的破壞閾值；待切割的鎢鋼薄片置于所述工作臺上；所述激光束經所述擴束準直鏡和聚焦模塊后聚焦于所述鎢鋼薄片的表面，所述輔助吹氣模塊用于向所述鎢鋼薄片表面的切割位置處吹包含氯氣、氧氣和氮氣的混合氣體，使所述鎢鋼薄片被切割開后，在切割側壁和下表面邊緣處形成凝固態的熔渣；所述水洗裝置用于對切割開的鎢鋼薄片進行水洗，去除所述熔渣。

本發明與現有技術對比的有益效果是：

本發明的激光切割方法及系統，使用激光束切割鎢鋼薄片，且切割過程中配合吹包含氯氣、氧氣和氮氣的混合氣體，其中，氧氣與鎢鋼中鎢材料和鐵材料反應生成氧化物，加速促進激光切割過程。氮氣用于冷卻鎢鋼薄片表面，為氯氣與鎢鋼的反應提供400～600℃的冷卻環境。而在上述冷卻環境下，以及在氧氣的條件下，氯氣與鎢鋼中鎢材料反應生成六氯化鎢(WCl₆)、四氯氧化鎢(WOCl₄)和鎢酰氯(WO₂Cl₂)。上述六氯化鎢、四氯氧化鎢和鎢酰氯的混合物與氧化物一起形成凝固態的熔渣。后續放入水中清洗，前述六氯化鎢、四氯氧化鎢和鎢酰氯的混合物在水中發生分解，熔渣即松散開，進而氧化物自動脫落，從而快速無損的去除掉激光切割過程中形成的熔渣，切割邊緣光滑。切割過程不會對鎢鋼薄片的邊緣或者表面造成機械損傷，對產品的質量影響小。整個激光切割過程中，工藝簡單易實現，切割效率較高。

【附圖說明】

圖1是本發明具體實施方式的激光切割系統的結構示意圖；

圖2是本發明具體實施方式的激光切割鎢鋼薄片的一種路徑示意圖；

圖3是本發明具體實施方式的激光切割鎢鋼薄片的另一種路徑示意圖。

【具體實施方式】

下面結合具體實施方式并對照附圖對本發明做進一步詳細說明。