[發明專利]一種激光切割1mm鈦合金的方法

在審

• 申請號: 202011543724.2
• 申請日: 2020-12-24
• 公開（公告）號: CN112589287A
• 公開（公告）日: 2021-04-02
• 發明（設計）人: 王吉孝
• 申請（專利權）人: 廣東石油化工學院
• 主分類號: B23K26/38
• 分類號: B23K26/38;B23K26/12;B23K26/70
• 代理公司: 茂名市穗海專利事務所 44106
• 代理人: 李好琚

本發明涉及一種激光切割1mm鈦合金的方法，該方法包括（1）鈦合金表面去除油污和灰塵；（2）采用ProCutter激光切割槍切割1mm鈦合金板材，其工藝參數為：切割速度為15～20m/min；激光功率為3～4kW；氣體壓力為0.8～2.0MPa；離焦量為?1～0mm；工作距離為0.6～1.0mm；切咀直徑為1.0～1.5mm；切割氣體為氬氣。用本發明方法切割鈦合金，切縫背面無掛渣，切縫質量良好，工藝穩定，具有可重復性。

技術領域

本發明涉及的是一種激光切割1mm鈦合金的方法，具體是一種激光切割+1mm鈦合金板材+氬氣的切割方法。

背景技術

TC4鈦合金是雙相合金，具有良好的綜合性能，組織穩定性好，有良好的韌性、塑性和高溫變形性能，能較好地進行熱壓力加工，能進行淬火、時效使合金強化。熱處理后的強度約比退火狀態提高50%～100%；高溫強度高，可在400℃～500℃的溫度下長期工作，其熱穩定性次于α鈦合金。

鈦合金具有強度高而密度又小，機械性能好，韌性和抗蝕性能很好。另外，鈦合金的工藝性能差，切削加工困難，在熱加工中，非常容易吸收氫氧氮碳等雜質。鈦合金是航空航天工業中使用的一種新的重要結構材料，比重、強度和使用溫度介于鋁和鋼之間，但比鋁、鋼強度高并具有優異的抗海水腐蝕性能和超低溫性能。1950年美國首次在F-84戰斗轟炸機上用作后機身隔熱板、導風罩、機尾罩等非承力構件。60年代開始鈦合金的使用部位從后機身移向中機身、部分地代替結構鋼制造隔框、梁、襟翼滑軌等重要承力構件。鈦合金在軍用飛機中的用量迅速增加，達到飛機結構重量的20%～25%。70年代起，民用機開始大量使用鈦合金，如波音747客機用鈦量達3640公斤以上。馬赫數大于2.5的飛機用鈦主要是為了代替鋼，以減輕結構重量。又如，美國SR-71 高空高速偵察機(飛行馬赫數為3，飛行高度26212米)，鈦占飛機結構重量的93%，號稱“全鈦”飛機。當航空發動機的推重比從4～6提高到8～10，壓氣機出口溫度相應地從200～300°C增加到500～600°C時，原來用鋁制造的低壓壓氣機盤和葉片就必須改用鈦合金，或用鈦合金代替不銹鋼制造高壓壓氣機盤和葉片，以減輕結構重量。70年代，鈦合金在航空發動機中的用量一般占結構總重量的20%～30%，主要用于制造壓氣機部件，如鍛造鈦風扇、壓氣機盤和葉片、鑄鈦壓氣機機匣、中介機匣、軸承殼體等。航天器主要利用鈦合金的高比強度，耐腐蝕和耐低溫性能來制造各種壓力容器、燃料貯箱、緊固件、儀器綁帶、構架和火箭殼體。人造地球衛星、登月艙、載人飛船和航天飛機 也都使用鈦合金板材焊接件。

鈦合金的硬度大于HB350時切削加工特別困難，小于HB300時則容易出現粘刀現象，也難于切削。但鈦合金的硬度只是難于切削加工的一個方面，關鍵在于鈦合金本身化學、物理、力學性能間的綜合對其切削加工性的影響。鈦合金有如下切削特點：變形系數小、切削溫度高、單位面積上的切削力大、冷硬現象嚴重、刀具易磨損?；谝陨显?，采用其它切割方法獲得高質量的切縫具有重要意義和實用價值，目前針對該板厚的鈦合金缺失一套最佳的切割工藝窗口。

發明內容

本發明針對現有技術存在的上述不足，提供一種激光切割0.5mm鈦合金的方法，以TC4鈦合金為研究對象，利用激光切割方法獲得高質量的切縫。

本發明是通過以下技術方案實現：一種激光切割0.5mm鈦合金的方法，該方法包括：

（1）鈦合金表面去除油污和灰塵，保持鈦合金表面光潔。

（2）采用ProCutter激光切割槍切割1mm鈦合金板材，其工藝參數為：切割速度為15～20m/min；激光功率為3～4kW；氣體壓力為0.8～2.0MPa；離焦量為-1～0mm；工作距離為0.6～1.0mm；切咀直徑為1.0～1.5mm；切割氣體為氬氣。

上述中，切割過程中采用機械手輔助切割，預設好行走路線，切割過程中保證氣體壓力不能太高，防止切割頭碰到障礙物，遠離易燃物品。