Study on the Role of Supersonic Nozzle in Fiber Laser Cutting of Stainless Steel

Striation-free laser cutting, especially for thick section steel, is hard to obtain due to several factors. The inside shape of the gas nozzle is considered to be one of the most vital factors in striation-free fiber laser cutting. 0.8 mm normal nozzle and a supersonic nozzle are used to cut 0.8 mm AISI316L stainless steel (022Cr17Ni12Mo2) separately. The orthogonal experiment takes nozzle standoff distance, cutting speed, Laser power and gas pressure as its impacting factors. The same orthogonal table is adopted in different condition, using normal nozzle and using supersonic nozzle. In the mean time, Ar gas is used as assisted cutting gas in the experiment. The data from this experiment show that supersonic nozzle seems to be a strong helper for fiber laser cutting. Feed rate’s effect seems stable and inconspicuous under the condition of using supersonic nozzle.

连续光纤激光切割金属薄壁材料工艺研究

随着工业领域金属薄壁构件设计的多样化,在高速激光切割的同时,对切口形貌质量也提出了更高的要求。本研究采用连续光纤激光器对0.2 mm厚度304不锈钢薄板进行切割实验,研究了毛刺和熔渣飞溅区产生的机理,重点讨论了加工工艺参数中的激光功率、切割速度、离焦量对毛刺堆积量和熔渣飞溅区宽度的影响关系,通过实验分析获得了最佳加工参数组合。研究结果表明,毛刺厚度随着激光功率、离焦量的增大而增加,随着切割速度的增大先降低后增加。熔渣飞溅区宽度随着激光功率的增大而增加,随着切割速度的增大而降低,随着离焦量的增大出现小范围波动。根据加工结果分析,当激光功率为125 W,切割速度为10 m/min,辅助气体压强为1.2 MPa,离焦量为-0.3~-0.5 mm,可以获得0.2 mm厚304不锈钢薄板较好的加工效果。

工艺参数对不锈钢管切割表面质量的影响研究

不锈钢管切割质量主要受到切口断面毛刺的影响,对不锈钢管切割时毛刺的形成过程及工艺参数对切口质量的影响规律进行分析。首先,建立解析模型描述切口毛刺的产生过程,分析切口毛刺形成的影响因素;其次,运用有限元仿真软件,建立奥氏体不锈钢316L材料的三维切削仿真模型,模拟切削加工过程,分析切削完成后切口毛刺的形貌特征;最后,针对切口毛刺形成的影响因素,对切削过程进行单因素仿真。对减少切口毛刺的形成和优化工艺参数提供理论指导。

基于DN50双环型切割器的优化设计

在工业领域中,待切割的不锈钢管处于密闭容器内,考虑到在容器内部不能产生电火花和铁屑,在较小空间作业,用其他切割方法难以实现管道切割,因此采用冷切割的方式。根据实际需要,设计一款用于安放在机械臂末端的环形切割器,完成管道切割工作。为了验证切割效果,先利用Workbench软件,进行应力分析结果处理和强度校核。最后,此次实验对象选用316L材质的DN50不锈钢管,通过多次切割实验比较,完成对切割器的改进和优化。

17-4PH不锈钢管件热切割和焊接加工裂纹分析

17-4PH马氏体沉淀硬化不锈钢因具有较低碳含量、中等Ni含量和热处理后韧性较好的细板条状时效马氏体组织,本应在热加工状态下表现出较好的热切割和焊接性。但在实际热加工过程中,该材料在高能率热切割和施焊时却极易出现裂纹缺陷。通过分析17-4PH不锈钢等离子热切割和焊接生产过程裂纹产生原理,跟踪追溯分析工件热加工过程,找到了17-4PH钢在热切割和焊接过程中产生裂纹的原因,并采取相应措施避免了17-4PH不锈钢热切割和焊接裂纹的产生。

0Cr18Ni9不锈钢箔的飞秒激光烧蚀

利用飞秒激光对厚度为20μm的0Cr18Ni9不锈钢箔进行了表面烧蚀、微细切割等试验,并研究了不锈钢箔的烧蚀特性。首先,根据烧蚀区域的直径和脉冲能量的关系,得到了0Cr18Ni9不锈钢箔的单脉冲烧蚀阈值,并估算了飞秒激光的束腰半径。然后,对飞秒激光切割不锈钢箔的边缘进行金相观察并测试了切割试件的电阻率,以确定飞秒激光切割对不锈钢箔的热影响。最后,对切割试件进行X射线衍射分析(XRD),以确定飞秒激光切割对不锈钢箔物相组成的影响。实验结果表明:飞秒激光的束腰半径为10.416μm;厚度为20μm的0Cr18Ni9不锈钢箔的单脉冲烧蚀阈值为0.455J/cm2;飞秒激光切割后试件的金相组织处于回复阶段,因此金相组织不会产生明显变化;飞秒激光切割后不锈钢箔的物相组成没有变化,但物相的相对含量发生了改变。

冠状动脉支架激光精密切割

系统地研究了影响冠脉支架激光精细雕刻切口质量的因素,包括激光器切割工艺参数:波长1064nm,光斑直径2～3mm,脉宽12～15!s,脉冲频率1000～1200Hz,平均功率15W,脉冲能量10～15mJ;切割速度:30cm/min;辅助气体O2压力0.2～0.4MPa;喷嘴与工件表面距离L=4.09mm。建立了激光切割过程温度场的数学模型。结果表明冠脉支架筋宽理论值与实际切割值存在±0.01mm误差,由阿贝-赫梅特判据判定激光切割系统存在周期性系统误差。确定了316L不锈钢冠脉支架Nd-YAG激光器精细加工工艺参数,实现了冠状动脉支架精度为0.01mm的激光精密切割。

旋转气流控制激光切割硅钢新技术

针对目前激光切割工艺的缺点,提出采用氧辅助激光切割以降低所需激光切割功率,通过在工件底部加设旋风除渣器,形成旋转气流控制熔渣流向以去除熔渣的激光切割硅钢新技术。采用CO_2激光器,对0.5 mm厚度硅钢片进行切割试验,试验结果表明,通过旋转气流主动控制,当气流处于层流状态时,可在较低激光切割功率时获得光滑的精细切口。利用有限元法对工件底部气流状况进行数值模拟,验证了旋转气流的工作规律,能为合理控制熔渣流向提供理论依据。

曲率半径和切速对小管径激光切缝宽度的影响

研究了曲率半径(管径)和切割速度对薄壁小管径(外径D<80mm,壁厚t=2.5mm)无缝钢管激光圆周切缝宽度的影响,发现:(1)随着激光切割圆周角度(弧长)的增加,切缝宽度增加;(2)在相同激光工艺参数条件下,随着曲率半径(管径)的减小,圆周平均切缝宽度增加,且当D<25mm时,圆周平均切缝宽度急剧增加;(3)随着切割速度的增加,圆周平均切缝宽度减少。曲率效应和激光作用时间不同是造成上述现象的主要原因。最后提出,为了获得均匀宽度的圆周切缝,对于薄壁小管径无缝钢管激光切缝,应采取变工艺参数的措施。

光纤激光不锈钢薄板切割工艺研究

为达到特定切缝要求,采用光纤激光器对0.2mm不锈钢薄板进行微细切割,通过对影响切缝的各因素进行试验,找出影响切缝的主要因素和大致参数,再通过正交实验找出达到特定切缝要求的最佳参数。

过丝辊激光表面淬火

用连续波CO2 激光束对 4Cr13不锈钢过丝辊进行激光表面淬火。研究了淬火层的显微组织及硬度分布 ,探讨了用激光表面淬火技术替代传统的热喷涂处理的可能性。结果表明 ,激光表面淬火硬化层的硬度和硬化深度均可达到甚至超过热喷涂涂层的硬度和硬化深度 。

薄壁不锈钢管切管机的设计

设计一种不锈钢管切断装置,主要用来加工直径约130-150 mm、壁厚为1.5 mm的不锈钢管。该切割头可根据钢材、管径的不同自动调节切削速度,是一种行星式全自动切管机。

薄壁不锈钢圆管三维激光切割夹具设计

设计夹具解决了三维激光切割薄壁不锈钢圆管时,采用直接装夹方式产生装夹变形、翘曲变形及定位精度低的问题,而且还可以提高薄壁不锈钢圆管的切割质量和加工效率。

汽车排气管用铁素体不锈钢的激光焊接

采用钨极氩弧焊(TIG)和CO2激光焊在焊管生产线上对2mm厚日本原产409D(00Cr13Ti)铁素体不锈钢进行焊接,并对焊管进行扩口试验和焊接接头显微组织分析。结果表明:激光焊接铁素体不锈钢管具有接头热影响区窄、晶粒长大程度小、冷加工成形性能好的优点,可以很好地满足汽车排气管生产后续的所有冷加工工艺要求。

高压无氧激光切割试验研究

通过大量的工艺试验研究，获得了激光切割不锈钢的最佳工艺参数以及在最佳工艺状态下，激光切割不锈钢的质量情况，为设备改造提供了可靠的数据。

不锈钢切割渣还原回收镍、铬的研究

水下等离子弧切割不锈钢产生的切割渣中含有大量的镍、铬,还原回收渣中的有价金属,不仅保护环境,而且可以充分利用宝贵的金属资源。采用中频感应炉还原不锈钢切割渣,选择性回收其中的镍、铬金属,并研究了工艺参数对还原过程的影响。结果表明:当硅铁和焦炭粉还原剂为4%,还原温度为1 600℃,还原时间为2.5 h时,金属中镍含量大于8%,铬的含量大于15%,金属回收率大于80%。

304不锈钢激光切割加工表面质量的研究

304不锈钢性能优良,在煤矿机械设备中得到了广泛应用。激光切割加工稳定,精度高,是薄板切割的可靠选择。采用YAG脉冲激光切割机对304不锈钢薄板进行了切割试验,研究了激光切割工艺参数对切口表面的挂渣量、切缝宽度和端面粗糙度的影响规律。

不锈钢薄板光纤激光切割优化实验

激光切割是一个复杂的过程。为了研究光纤激光对304不锈钢薄板切割质量的影响,发现工艺参数对切割指标的影响规律,得到最优切割工艺参数,本文利用光纤激光器对1mm、2mm、3mm厚度的304不锈钢进行了激光切割实验。通过软件设计实验、板材切割、数据采集、软件分析等过程,利用三维曲面表达结果。实验表明:挂渣量的多少主要取决于焦点与功率,且两者都存在一个最佳范围;切缝宽度的大小主要取决于板厚与功率;粗糙度的大小主要取决于功率和焦点,两者也存在一个最佳范围;条纹间距主要取决于气压和功率,最终得到切割3种不同厚度板材的最优参数。

酸性渣SiO_2含量对电渣重熔S-Pb-Te易切削不锈钢冶金质量的影响

通过500 kg保护气氛电渣炉试验研究三元渣（/%：65CaF_2,25Al_2O_3,5SiO_2）、四元渣（/%：55CaF_2,20Al_2O_3,20SiO_2,5CaO）和五元渣（/%：45CaF_2,20Al_2O_3,25SiO_2,5CaO,5MgO）对S-Pb-Te易切削不锈钢（/%：19~21 Cr,1.5~2.5Mo,0.1~0.3Pb,0.25~0.40S,0.03~0.10Te）电渣锭冶金质量的影响。结果表明,四元渣和五元渣S收得率较三元渣高;三元渣Pb收得率相对较高;3种渣系Te收得率无明显差异;含SiO_2为25.0%的五元渣系,所重熔的S-Pb-Te易切削不锈钢电渣钢锭小头和大头S、Pb和Te偏差最小,分别为△S 0.03%、△Pb 0.02%和△Te0.028%,且电渣钢锭表面质量良好。

激光功率对304不锈钢圆管焊缝成形及显微组织影响

采用光纤激光器进行了1.5 mm壁厚304不锈钢圆管的对接焊接。研究了激光功率对焊缝成型和组织的影响。通过对焊缝表面、截面形貌和组织分析,得到了较好的焊接工艺参数。结果表明,当激光功率为2400 W时,焊缝成型良好,焊缝焊透。焊缝组织为典型的激光重熔后凝固组织,热影响区窄。