激光切割加工整流器内外环叶形孔的工艺- 学兔兔 www.bzfxw.com .pdf

N lo 激光切割的特点 ：第一 ，切割 质量好 。切 口宽 度窄( 一般0 1 0 5 ram)、热 影响区小 、变形极 小、精度高 ( 在3 0 0 mm的范 围内，一般孔 中心距误 差0 1 0 4 ram，轮廓误差0 1 0 5 mm)、切 口表 面粗糙度好 ( 一般R = 1 2 5 2 5 m)，并且切缝一 般不需要再加工即可使用。 第二 ，加工 柔性好 ，效率高。切割过程可全部 实现数控 ，能够切割任意形状的零件 ，可进行二维 和三维切割。切割速度快 ，如采用2 k W激光功率 ， 8 ram厚的碳钢切割速度可达到1 6 m mi n ，2 mm厚的 不锈钢切割速度可达到3 5 m mi n 。 第三，可切割多种材料 。激光可用于金属材料 和非金属材料的切割。 第 四 ，清 洁 、安 全 、切 割 噪 声 相 对 较 低 、 污 染 小 ，大 大 改 善 了操 作 人 员的 工 作 环 境 。 ( 2 )激光切割工艺 对焊接工艺的影 响 尽管 激光切割加工速度还慢于模冲 ，但材料在激光切割 时不需要装夹 固定 ，它没有模具消耗 ，无须修理模 具 ，又可 节省上下料 的辅助时 间和更换模具 的时 间 ，从而节 省 了加工 费用 ，降低 了生产成 本。 另 外 ，微机程序控制的现代激光切割系统能方便切割 不同形状与尺寸的工件 ，所以从总体上考虑是更合 算的。 如果这些叶形孔都改为激光切割加工 ，零件 叶 形孔的均布度、叶形孔 型面尺寸均 由程序保证 ，这 样 ，单件在生产过程中不仅可以摆脱卧式 冲床设备 陈 旧及冲模修理带来的一 系列生产进度问题 ，还可 以避免因冲模冲头硬度控制不好而带来的零件质量 问题 ，保证 了生产任务的顺利完成及组件加工的焊 接质量。 但由于某发动机 已定型多年 ，一直以来叶形孔 都是 由冲压加工 ，若改激光切割加工 ，无法确定激 光切割加工整流器内外环的叶形孔的工艺参数 。且 由于整流器内外环在组件中与叶片需氩弧焊焊接在 一 起 ，该处焊缝为 级焊 缝 ，焊缝为T 形接头 。该 零件焊后不进行x光检查及荧光检查 ，只需按工艺 说 明书Q 2 B 3 6 6 的要求检查焊缝外观质量 ：焊缝宽 度沿全长应均匀一致 ，焊缝宽度均匀度为2 mm，焊 接接头上不允许有表面气孔、裂纹、烧穿 、咬边 、 塌陷、未熔 合、焊瘤和弧坑等缺陷 ，同时设计要求 焊缝反面不允许有焊漏现象。因为无法确定激光切 2 6。 2 。 2 车 me 第 t o i W 期 O r k 焊 , n i 接 i e 与 S o 切 2 e 割 O m 参 磊 ， 工 热 加 工 Z O ：， 馕 。 割加工的叶形孔所产生的重铸层对该组件氩弧焊焊 接 质量的影响有多大 。因此 ，需制定试验计划试切 割零件以调整焊接 参数 ，并按组件加工模式焊接试 切割的叶形孔与叶片，以确定激光切割重铸层对焊 接质量的影响。 3 激光切割参数的确定及焊接工艺试验 ( 1 )确定激光切割 参数影响激光切割过程 的主要因素有激光功率 、气体压 力、切割速度及气 体喷嘴等。 切 口宽度随着激光功率的增加而 增加 ，但变化 不大 。切 割速度越 大 ，切 口越 窄 。若切 割速度过 低 ，材料过烧 ，其切 F 1 宽度和材料HA Z 过大，而切 割速度过高 ，切 口清渣就不完全 。在其他参数不变 的情况下 ，切 口表面粗糙度值随切割速度的增加先 减小后增加。 切割时喷吹气体的作用 ：在熔化切割时 ，依靠 喷吹气体的压力把液态金 属吹走形成切 口，在氧气 切割中，气体与切割金属 反应放热，提供一部分能 量 ，同时又依靠气体吹除反应物 。但气体对材料 又 有冷却作用 ，会从切割区带走一部分能量 。因此 ， 气体对切割质量的影响是两方面的 ：即在功率和切 割材料 板厚一定时，会有一最佳切割 气体流量 ，这 时切割速度最快 。当气体流量小时 ，它与金属的氧 化和驱除熔融金属的作用都不强 ；反之过大时又会 带走大量的热量 ，使切割速度下 降。总之 ，随激光 功率的增加 ，切割气体的最佳流量是增加的 。 激光切割一般采用同轴喷嘴 ，若气流与光束不 同轴 ，在激光切割时易产生大量飞溅。同时为 了保 证切割过程的稳定 ，喷嘴到工件表面的距离必须保 持不变 。 按 表 1 参 数 将 试 件( 1 2 C r 2 1 Ni 5 Ti ，厚 度 1 5 mm)进行激光切割 ，激光切割边经去毛刺后进 行理化分析 ，测重铸层厚度 ，其具体试片情况如表 1 所示。 据表1 可见 ，序号切割参数试件表面呈现金属 光泽 ，且表面光亮，挂渣和毛刺较少，故采用参 数切割试件 1 2 片。试件切割后分3 组进行焊前处理， 然后分别与1 3 C r l 1 Ni 2 W2 Mo V ( 叶片材料)的试件 对接焊 ，焊后进行x 光 、荧光检查，其结果如表2 所 示 。 经对上述试验结果分析讨论 ，认为激光切 割少 表1 激光切割参数及试片情况对照 切割速度 切割能量 切 割频率 激 光焦距 气体压力 重铸层厚度 序号 保护气体 试片颜色 试片毛刺 m mi n Hz m m M Pa i n m Ar O 5 3 0 0 3 0 0 1 2 7 0 8 黄色 毛刺和挂渣多 0 0 2 5 0 02 0 N 2 06 7 o 0 1 0 0 0 1 2 7 1 6 浅黄色 毛刺多 个别0 03 5 N2 l _5 5 0 0 5 O 0 1 2 7 O 8 金属光泽 毛刺 少，挂渣 多 O_0 l 0 N 2 l 5 0 0 l 0 o 0 1 2 7 1 O 金属光泽 表面光亮 ，挂渣少 0 0 0 5 表2 试片焊接情况对照 重铸层厚度 试片标记 焊前打磨情况 叶片打磨情况 x 光检测 荧光检测 m A1 、A4 、A5 5 砂纸砂光 ，呈现金属光泽 砂纸砂光 ，呈现金属光泽 无夹渣 ，无裂纹 无裂纹 A2 、A3 、A6 5 只去毛刺 ，保留重铸层 砂纸砂光 ，呈现金属光泽 无夹渣 ，无裂纹 无裂纹 B1 B6 5 抛光轮抛光 ，呈现金属光泽 砂纸砂光 ，呈现 金属光泽 无夹渣 ，无裂纹 无裂纹 量重铸层对焊接影响不大 ，不会造成夹渣或裂纹等 缺 陷。 ( 2 )确 定激 光切 割 重铸 层 对叶 片 焊接 的影 响 将零 件 ( 材料 为 1 2 C r 2 1 Ni 5 T i )与材 料 同为 1 2 C r 2 1 Ni 5 T i 的试件 、B均用表1 中的参数进行 激光切割 。试件A切 割边是直线边 ，如图2 所示 ； 试件B 及零件切割是叶形孔 ，如 图3 所示 。 激光切 割边 图2试) A ) J ll Z示意 ( a ) 试片B ( b ) 零件 图3 试片 及零件加工示意 切割后 试件A只去挂渣 ，试件B及零 件除去挂 渣外，还用打磨铣去叶形孔 内重铸层 ，并用叶片配 间隙，保证 间隙 0 2 m m。 将试件 去毛刺后进行理化分析 ，测重铸层厚 度 ，厚度 5 12 1 。 按 正 式 资 料 要 求 加 工 第 二 级 整 流 器 ， 焊 接 零 件 前 先 进 行 试 片 焊 接 。 首 先 ，试 片 A 材 料 为 1 2 C r 2 1 Ni 5 Ti 、厚 度 1 5 I n 1 T I 与 材 料 为 1 3 Cr l 1 Ni 2 W2 MO V、厚 度 1 5 mm的试 片对 接焊 接 ，材料为 1 2 C r 2 1 N i 5 T i 的试 片对 接边 为 激光 切 割边 ，如 图4 所示 。 其 次 ， 接 下 来 焊 接 试 片B ，试 片 B材 料 为 1 2 C r 2 1 Ni 5 T i ，厚度 1 5 mm与叶 片( 材料 为 1 3 Cr l 1 Ni 2 W2 Mo V) 焊 接 ，焊 缝形 式 为 T 形接头 ，如图5 所示。 最 后 进 行 零件 焊 接 ，如图6 所示。整流 器外 环叶 形孔 为冲裁 加 工 ，内环叶 形孔为 激光 切割加 工 后去除 表面重铸层。 氩弧焊 蕊 蚕 恩 一裁 艺 驮 蒜 嫡 图4 试片A焊接示意 一一 试片A、B及零件 图5 试片B 焊接示意 焊后检查结果如表3 所示 。 参磊 2 7 沿叶片周 边氩弧焊 沿叶片周 边氩弧焊 4 8 图6 零件焊接示意 表3 试片及零件焊后检查对照 外观 接头形式 X光检查 荧光检查 熔深检查 检查 合 格 ，无 合格 ，无裂 试片A 对按 较好 1 0 0 焊透 夹渣及裂纹 纹 合 格 ，无裂 最小处为 试RB T 形接头 较好 不进行 纹 0 ： 8 2 ram 零件 T 形接头 较好 不进行 不进行 不进行 4 结语 ( 1 )采 用表 1 试验所确定的激光切割参数切 割时，零件表面质量较好 ，挂渣少 ，产生的重铸层 对焊接质量无影响，所以该组激光切割参数可用。 ( 2 )整流器叶形孔激光切割加 工后 ，经打磨 挂渣及重 铸层 ，虽有少量 无法去除 ，但与 叶片焊 接 ，焊缝外观 质量较好 ，符合Q 2 B 3 6 6 I I 级焊缝要 求。即使操作者反映焊接 内环时的熔池流动性 比外 环稍差 ，但无其他异常 ，所以激光切割的叶形孔 中 少量重铸层对整流器叶片焊接质量无影响。 综上所述 ，整流器叶形孔的加工方法由冲孔改 为激光切割是可行的 ，可用于正常生产 。MW ( 上接第1 2 页 ) 高产品质量 。与机械工业切割产品质量检测中心共 同做好行业产品质量检测工作。 ( 3 )大力协 助行业协会办好年度北京 埃森焊 接展 ，充分利用展会这一平 台促进用户与企业 间的 交流 ，同时加强企业 间的相互沟通和技术交流。会 后我们将根据 协会要 求 ，结合 展会的技 术发展动 态 ，组织行业专家完成切割机具部分的展会报告 。 ( 4 )近年来 ，我国切割机具行业发展迅速 ，我 们已对部分产 品标 准进行了制订和修 改，但仍有部 分产品至今还没有相关执行标准 ，使得这些产品质 量参差不齐 ，造成行业 间竞争 无序 。为了在行业 中 建立一个公平、公正的竞争平台，近期将组织行业 专家起草 1 2 项产品标准草稿，送行业协会申报。 ( 5 )加 强与国内大专院校 、科研机构交流 活 动 ，促进科研成果产业化转换工作 ，定期举办行业 内新产 品发布会 ，新技术应用、推广研讨会 。全面 提升切割机具产品品质和技术含量。 四、结语 切割行业的发展与金属制造企业的发展始终是分 不开的，通过企业间的紧密合作和技术交流，将给切 割机具行业带来许多不同的生产理念及富有挑战性的 经验和技术 。这些企业将会给我们提出很多新的工艺 设想和要求，这样就不断对我们行业提出了新的课题 和新的设计理念 ， 促进了行业的进一步发展。 最后 ，让我们在新形势下共同为我 国焊接事业 作出新贡献 !MW ( 2 0 1 2 0 1 0 3 ) 2 8 参磊 工 ( 2 01 2 0 2 1 5 金属加工 ( 冷加工) 2 0 1 2 年第6 期要目 F ANUC P I C T URE 界面开发及应用 基于海德汉系统适应不同加工要求的二次开发 数控立车加工弧形轴承滚道 电动扳手头的巧妙改进措施 两种剃齿压套的加工 巧用6 m旋风铣床加工1 0 m丝杠螺纹 滚筒齿座磨削工装设计及改进 台虎钳巧改与巧用 钻床用工件内孔珩磨装置的设计 用卧式车床车削 曲轴连杆轴劲 圆锥刀柄改进为两面定位 刀柄的途径和比较 刨齿机 刀轴角计算 飞机发动机涡轮盘叶根榫槽精拉 刀制造技术 S I E ME NS 8 4 0 D数控系统远程诊断功能的应用 P L C 在双面钻铣组合机床中的应用 西门子8 4 0 D s l 系统调试诊断界面开发 对 中导 向板材料的改进 修正光滑极限量规以增加合格品比例 数控铣 削加工中两种加工误差 问题的分析 可调中心高刀架的虚似设计 S w i e v l c y c l e界面参数向量设定 风扇轮加工刀路轨迹设计 钻床攻螺纹 自动控深装置 磨齿机磨齿齿面波纹故障 的维修