[发明专利]一种激光切割5mm钛合金的方法

说明书

本发明涉及一种激光切割5mm钛合金的方法，该方法包括：钛合金表面去除油污和灰尘，保持钛合金表面光洁；采用ProCutter激光切割枪切割5mm钛合金板材，其工艺参数为：切割速度为2～4m/min；激光功率为3～4kW；气体压力为1.5～2.5MPa；离焦量为‑4～0mm；工作距离为0.6～1.0mm；切咀直径为2.5～3.5mm；切割气体为氩气。用本发明方法切割钛合金，通过改变各个工艺参数，获得切缝背面无挂渣，切缝质量良好的切割工艺窗口及最佳的切割工艺参数，并保证工艺稳定，具有可重复性。

技术领域

本发明涉及一种激光切割5mm钛合金的方法，具体是一种激光切割+5mm钛合金板材+氩气的切割方法。

背景技术

TC4钛合金是双相合金，具有良好的综合性能，组织稳定性好，有良好的韧性、塑性和高温变形性能，能较好地进行热压力加工，能进行淬火、时效使合金强化。热处理后的强度约比退火状态提高50%～100%；高温强度高，可在400℃～500℃的温度下长期工作，其热稳定性次于α钛合金。

钛合金具有强度高而密度又小，机械性能好，韧性和抗蚀性能很好。另外，钛合金的工艺性能差，切削加工困难，在热加工中，非常容易吸收氢氧氮碳等杂质。钛合金是航空航天工业中使用的一种新的重要结构材料，比重、强度和使用温度介于铝和钢之间，但比铝、钢强度高并具有优异的抗海水腐蚀性能和超低温性能。1950年美国首次在F-84战斗轰炸机上用作后机身隔热板、导风罩、机尾罩等非承力构件。60年代开始钛合金的使用部位从后机身移向中机身、部分地代替结构钢制造隔框、梁、襟翼滑轨等重要承力构件。钛合金在军用飞机中的用量迅速增加，达到飞机结构重量的20%～25%。70年代起，民用机开始大量使用钛合金，如波音747客机用钛量达3640公斤以上。马赫数大于2.5的飞机用钛主要是为了代替钢，以减轻结构重量。又如，美国SR-71 高空高速侦察机(飞行马赫数为3，飞行高度26212米)，钛占飞机结构重量的93%，号称“全钛”飞机。当航空发动机的推重比从4～6提高到8～10，压气机出口温度相应地从200～300°C增加到500～600°C时，原来用铝制造的低压压气机盘和叶片就必须改用钛合金，或用钛合金代替不锈钢制造高压压气机盘和叶片，以减轻结构重量。70年代，钛合金在航空发动机中的用量一般占结构总重量的20%～30%，主要用于制造压气机部件，如锻造钛风扇、压气机盘和叶片、铸钛压气机机匣、中介机匣、轴承壳体等。航天器主要利用钛合金的高比强度，耐腐蚀和耐低温性能来制造各种压力容器、燃料贮箱、紧固件、仪器绑带、构架和火箭壳体。人造地球卫星、登月舱、载人飞船和航天飞机 也都使用钛合金板材焊接件。

钛合金的硬度大于HB350时切削加工特别困难，小于HB300时则容易出现粘刀现象，也难于切削。但钛合金的硬度只是难于切削加工的一个方面，关键在于钛合金本身化学、物理、力学性能间的综合对其切削加工性的影响。钛合金有如下切削特点：变形系数小、切削温度高、单位面积上的切削力大、冷硬现象严重、刀具易磨损。基于以上原因，采用其它切割方法获得高质量的切缝具有重要意义和实用价值，目前针对该板厚的钛合金缺失一套最佳的切割工艺窗口。

发明内容

本发明针对现有技术存在的上述不足，提供一种激光切割5mm钛合金的方法，以TC4钛合金为研究对象，利用激光切割方法获得高质量的切缝。

本发明是通过以下技术方案实现：一种激光切割5mm钛合金的方法，该方法包括：

（1）钛合金表面去除油污和灰尘，保持钛合金表面光洁。

（2）采用ProCutter激光切割枪切割5mm钛合金板材，其工艺参数为：切割速度为2～4m/min；激光功率为3～4kW；气体压力为1.5～2.5MPa；离焦量为-4～0mm；工作距离为0.6～1.0mm；切咀直径为2.5～3.5mm；切割气体为氩气。

上述中，切割过程中采用机械手辅助切割，预设好行走路线，切割过程中保证气体压力不能太高，防止切割头碰到障碍物，远离易燃物品。

本发明的优点：