Whitney公司常常應(yīng)客戶的需要，進(jìn)行新材料或特殊材料的光纖激光切割檢測(cè)與評(píng)估。Whitney公司已經(jīng)對(duì)航空航天業(yè)中使用的鋁及不銹鋼、轉(zhuǎn)子中使用的磁性材料以及地板業(yè)中使用的鋅板以及許多其他材料進(jìn)行了測(cè)試。本文介紹的是，與非熱加工工藝相比，光纖激光器在切割上述材料時(shí)的優(yōu)勢(shì)和挑戰(zhàn)，以及與CO2激光器相比在切割高反材料時(shí)的優(yōu)勢(shì)。
客戶常會(huì)帶著他們?cè)诤娇蘸教臁}(cāng)儲(chǔ)設(shè)備制造、建筑與施工、交通等不同行業(yè)及部分特殊定制中需要使用的特殊材料找到Whitney進(jìn)行測(cè)試。盡管這些材料從未使用光纖激光器進(jìn)行切割，客戶依然期待光纖激光器能夠勝過(guò)他們目前所采用的工藝。
墊片的成功應(yīng)用
Whitney近期測(cè)試了一種層壓材料，用于制作航空航天業(yè)所用的墊片，該材料的基材為0.762mm，上面層壓了幾層0.076mm的層壓材料，墊片的總厚度為1.524mm。Whitney對(duì)不銹鋼材料及鋁材墊片進(jìn)行了測(cè)試。
“為了使墊片的厚度達(dá)到要求的精度，客戶可能還需要?jiǎng)冸x一兩層層壓材料，使墊片能夠精確地配合安裝空間”，Whitney全球銷(xiāo)售及產(chǎn)品專(zhuān)員Dale Bartholomew表示。
以前墊片是機(jī)械加工生產(chǎn)的。“機(jī)械加工的問(wèn)題是速度太慢了。”Bartholomew稱(chēng)：“而且機(jī)械加工很容易會(huì)使部分層壓層受到破壞，例如最上面一層會(huì)剝落。”于是，成本問(wèn)題及機(jī)械加工生產(chǎn)墊片帶來(lái)的問(wèn)題使客戶尋求更好的解決方法，嘗試用光纖激光進(jìn)行切割。
Whitney首先測(cè)試切割了小樣片以確定切割參數(shù)，然后進(jìn)行了實(shí)際部件的切割測(cè)試。Whitney用多種方法進(jìn)行了測(cè)試，也包括從層壓層正面和背面分別切割時(shí)哪種方式能獲得更好的切割效果。
“另外就是要精確地設(shè)置參數(shù)，已確保不會(huì)把切割邊緣焊接在一起，這是切割薄板時(shí)要特別注意的”，Bartholomew表示。“如果切割邊緣被焊在一起，你就無(wú)法剝離層壓層了。”
Whitney用各種不同的參數(shù)測(cè)試了大量樣件，從層壓層正面切割、背面切割、不同的切割速度，最終確認(rèn)光纖激光器能在避免焊接切割邊緣和破壞層壓層的情況下對(duì)墊片進(jìn)行切割。“這種情況下，我們的切割速度，從鋁質(zhì)墊片背面切割時(shí)，可以達(dá)到22.86m/min，對(duì)不銹鋼墊片切割時(shí)，速度可以達(dá)到3.048m/min，”Bartholomew說(shuō)道。
盡管Whitney已經(jīng)證明了光纖激光器可以切割墊片，但航空航天行業(yè)客戶自己必須進(jìn)行一些測(cè)試。“他們擔(dān)心疲勞性能，”Bartholomew說(shuō)道。“由于這些材料通常不用典型的熱加工切割，就必須測(cè)試切割工藝中的熱影響是否增加故障的可能性。很明顯通常采用的機(jī)械工藝不會(huì)產(chǎn)生熱影響。”
那么，切割薄片材料時(shí)光纖激光切割機(jī)需要如何做呢？“其實(shí)你需要做的是如何連接激光光束傳輸系統(tǒng)，”Bartholomew表示。“不同的光束直徑、準(zhǔn)直長(zhǎng)度，鏡片和焦距組合在一起會(huì)影響光束對(duì)材料的作用。調(diào)整好參數(shù)才能正確應(yīng)用。”
所有的因素會(huì)產(chǎn)生綜合作用，他補(bǔ)充到。“適合某種材料的參數(shù)或許在切割另一種材料時(shí)就需要進(jìn)行調(diào)整。對(duì)于薄片材料，功率和聚焦鏡是最重要的因素。”
磁性材料
Whitney近期剛完成測(cè)試的另一種材料，是用于制造電機(jī)和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的層狀金屬中的磁性不銹鋼。零件具有復(fù)雜的外形，材料厚度僅有0.0635mm，對(duì)容差有極為嚴(yán)格的要求。切割的每一片都必須精確地相同，然后再根據(jù)制造商的需求在兩片之間放入其他材料。
零件采用沖壓而成，需要精密的模具。“客戶正在尋求一種小批量切割工藝。”Bartholomew說(shuō)。“因?yàn)闆_壓的模具可能會(huì)非常昂貴，所以他們希望能夠找到一種不需要太快，但是操作成本更低的方式。”
通過(guò)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)光纖激光器的參數(shù)調(diào)整，Whitney成功地對(duì)磁性材料進(jìn)行了切割，速度可達(dá)10.16m/min。調(diào)整的參數(shù)包括功率、速度及焦距。輔助氣體壓力和噴嘴類(lèi)型也被進(jìn)行了優(yōu)化，用以取得最快的切割速度和最清潔的切割工藝。
光纖激光切割的挑戰(zhàn)不在于切割本身，而在于應(yīng)用。“材料本身的磁性不能被改變，”Bartholomew說(shuō)道。“因?yàn)槟菍⒏淖儾讳P鋼片跟馬達(dá)及磁場(chǎng)的相互作用。同樣，加工時(shí)材料表面的熱輸入將影響材料的結(jié)構(gòu)，進(jìn)而影響磁性。” 客戶正在測(cè)試其性能來(lái)確定用光纖激光器切割是否可行。
成型地板
Whitney近期進(jìn)行光纖激光器測(cè)試的第三種材料是純鋅板。要求測(cè)試的客戶用純鋅板制作線框，在制作花紋地板時(shí)用來(lái)固定瓷磚。切片厚度為6.35mm，寬度為3.175mm，具有復(fù)雜的形狀。
通常，水刀用來(lái)切割線框但是這種工藝比較慢，大約0.3556 m/min。Whitney用光纖激光器切割鋅板時(shí)，速度可以達(dá)到10.16m/min。
