激光切割作為激光在工業(yè)生產(chǎn)中的典型應(yīng)用，特別對利用不銹鋼薄板作為主構(gòu)件的制造業(yè)來說，是提高傳統(tǒng)加工業(yè)生產(chǎn)能力的有效手段。鄭州激光切割廠家河南通達(dá)不銹鋼是一家集銅板激光切割加工、不銹鋼銷售、制作安裝服務(wù)為一體。激光切割不銹鋼板占廣日電梯鈑金加工的30%，考慮到不銹鋼保護(hù)膜與板材一次性切割存在的質(zhì)量問題，目前電梯不銹鋼板材采用兩次切割的加工模式：激膜→激板，這種模式雖然解決了質(zhì)量問題，但耗時長、生產(chǎn)效率低。因此，本文目的是在不影響生產(chǎn)質(zhì)量的前提下把不銹鋼板材的激光加工模式優(yōu)化為保護(hù)膜與板材一次性切割，提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本。

現(xiàn)狀

不銹鋼板材為了避免在加工搬運(yùn)過程中出現(xiàn)零件磕碰及墊傷造成零件報廢，都有保護(hù)膜粘貼在表面。以圖1電梯的召喚箱面板為例，對目前不銹鋼激光切割加工模式的生產(chǎn)效率進(jìn)行統(tǒng)計，見表1。

由表1可知，切割膜的時間平均占總切割加工時間的37.1%，因此我們提出把保護(hù)膜與鋼板一次性切割來縮短加工時間來提高生產(chǎn)效率。

現(xiàn)在一次性切割存在的問題

電梯目前使用的不銹鋼保護(hù)膜為PE黑白橡膠膜，在保證不銹鋼保護(hù)膜不變的情況下，沿用激光機(jī)的常用加工參數(shù)對保護(hù)膜和板材進(jìn)行一次性切割，切割后的質(zhì)量情況如圖2所示。

由圖2可以看出，對目前電梯常用的不銹鋼進(jìn)行一次性切割，無法實(shí)現(xiàn)一次切割到位，明顯存在以下四個不足：①切口處發(fā)黑；②穿刺不平整；③掛渣；④粗糙度大。從上述存在的問題我們猜測，導(dǎo)致一次性切割不良的主要原因是使用的PE黑白橡膠膜并不適用于激光切割。

為了驗(yàn)證結(jié)論，保持設(shè)備的切割參數(shù)不變，我們對撕掉保護(hù)膜的不銹鋼板進(jìn)行多次切割驗(yàn)證，同樣的切割參數(shù)，撕掉保護(hù)膜再切割和先割膜再切割鋼板得到的切割效果是一致的，因此目前使用的PE黑白橡膠膜不適用于激光切割。在反復(fù)進(jìn)行加工試驗(yàn)的前提下，我們也對當(dāng)前市場上的不銹鋼保護(hù)膜進(jìn)行了大量的調(diào)研，了解到我們當(dāng)前使用的PE黑白橡膠膜不是激光專用膜，粘貼的膠水和保護(hù)膜的材質(zhì)會分散激光束能量，導(dǎo)致穿刺不良，引發(fā)一系列的質(zhì)量問題，所以需要增加割膜工序，以犧牲生產(chǎn)效率來保證加工質(zhì)量。

所以我們的解決方案為：改用新型的不銹鋼激光專用保護(hù)膜，再針對激光專用保護(hù)膜的特性調(diào)試激光設(shè)備參數(shù)、完善加工工藝。

影響不銹鋼板一次性切割的因素

PE黑白橡膠膜非激光專用膜

電梯當(dāng)前使用的PE黑白橡膠膜是用于臨時表面保護(hù)的自貼膜，主要用途是在搬運(yùn)、儲運(yùn)、成形、組裝操作中保護(hù)表面，防止被保護(hù)表面出現(xiàn)臟物堆積、擦痕和工具劃傷。但PE黑白橡膠膜非激光專用膜，無法滿足我們對激光加工不銹鋼的高質(zhì)量和高 效率的需求，下面對PE黑白橡膠膜和激光專用膜在性能方面進(jìn)行對比，結(jié)果見表2。

PE黑白橡膠膜采用橡膠型的粘膠劑，而橡膠對激光的吸收率可達(dá)90%以上，在激光經(jīng)聚焦后照射到橡膠表面，瞬間使橡膠燒蝕發(fā)黑，同時分散激光束能量，降低了激光束的功率密度，無法使工件穩(wěn)定達(dá)到熔點(diǎn)和沸點(diǎn)，導(dǎo)致激光脈沖無法瞬時熔化或氣化被加工材料，引發(fā)激光切割不良。

表2 PE黑白橡膠膜和激光專用膜的性能對比

由表2可得，激光專用保護(hù)膜采用獨(dú)特的材料，非常適用于CO2和光纖激光切割，并能取代其他種類的保護(hù)膜，在折彎、沖壓、成形等機(jī)械加工過程中不受損；不需要進(jìn)行預(yù)切割，大大提高切割效率，解決了上述二次切割引發(fā)的生產(chǎn)效率低的問題；在整個切割過程中，不起泡、切口光滑平整不發(fā)黑等優(yōu)點(diǎn)則很好的改善了廣日電梯現(xiàn)用PE黑白橡膠膜一次性切割存在的質(zhì)量問題。能輕松撕膜無膠質(zhì)殘留、抵抗紫外線照射、無切割速度限制、對激光噴嘴的污染很低等優(yōu)點(diǎn)也大大優(yōu)化了加工生產(chǎn)過程。

激光機(jī)的切割參數(shù)

根據(jù)上述的切口處發(fā)黑、穿刺不平整、掛渣、粗糙度大，以及保護(hù)膜起泡這五個不足，主要對穿孔時間、切割速度、輔助氣壓等可控因素進(jìn)行了研究。

⑴穿孔時間。電梯激光設(shè)備采用的穿孔方法是脈沖穿孔，通過采用高峰值功率的脈沖激光使少量材料熔化或氣化，2mm不銹鋼薄板的穿孔時間僅需10～30ms，穿出的孔徑小且開孔邊緣無附著物是檢驗(yàn)激光切割質(zhì)量的依據(jù)。穿孔時間主要影響鋼板切口是否有毛刺、保護(hù)膜切口是否平整，而電梯光纖激光切割機(jī)的穿孔時間合適的值為10ms。

⑵切割速度。切割速度主要影響毛刺和切割效率，當(dāng)速度過慢時，激光束作用時間太長，工件的上切縫和下切縫相差就會很大，切割口的毛刺多，生產(chǎn)效率也將大大降低；當(dāng)速度過快時，被切割的工件材料就會由于切割熱量輸入的不足出現(xiàn)切不透的情況。綜合考慮毛刺和切割效率這幾個因素，廣日電梯光纖激光切割機(jī)的切割速度zui終調(diào)試值為15000mm/min。

⑶輔助氣壓。當(dāng)輔助氣壓過高時，材料表面會出現(xiàn)渦流，削弱去除熔融物的能力，切割面粗糙，同時也會引起保護(hù)膜起泡；當(dāng)氣壓過低時，不能完全吹走熔融物，材料下表面就會黏附粘渣。根據(jù)這個規(guī)則，廣日電梯光纖激光切割機(jī)的氣壓zui終調(diào)試值為1.1MPa。

工藝參數(shù)

切入點(diǎn)：在本研究過程中，我們發(fā)現(xiàn)切入點(diǎn)主要影響保護(hù)膜是否起泡的問題。要解決因切入點(diǎn)選擇不當(dāng)引起的保護(hù)膜起泡的問題，需對二維切割CAD/CAM一體化系統(tǒng)進(jìn)行以下設(shè)置：對內(nèi)切割輪廓，選擇zui長的線段或圓弧的中 心作為切入點(diǎn)，并在此處加一個與該線段或圓弧相內(nèi)切的引線作為輔助進(jìn)、出刀路徑；對外切割輪廓，選擇尖角頂點(diǎn)作為切入點(diǎn)，并在外延長該角的兩邊作為輔助進(jìn)出路徑，如果沒有尖角則選擇zui長的圓弧中點(diǎn)作為切入點(diǎn)。這樣才能盡可能減少激光切割過程中停切和起切次數(shù)，zui大限度保證激光的連續(xù)切割，避免出現(xiàn)渦流現(xiàn)象，提高切割邊緣質(zhì)量和加工效率。以相同的排版方式和切入方式(垂直進(jìn)刀)切割內(nèi)輪廓，其中兩種不同切入點(diǎn)分別對應(yīng)的切割效果，見表3。

切割路徑：切割路徑對本研究的切割質(zhì)量影響不大。

保護(hù)膜的粘貼工藝：保護(hù)膜需要使用貼膜機(jī)貼在潔凈、干燥的表面。貼膜時，保護(hù)膜與被保護(hù)表面之間不能有起泡，并且保護(hù)膜不能被過度拉伸（貼膜后，保護(hù)膜的延伸率應(yīng)小于1%）；其次，保護(hù)膜貼完48h后再激光切割的效果zui好。

河南通達(dá)不銹鋼成立以來，針對河南不銹鋼加工市場的需求，不斷引進(jìn)高科技數(shù)碼加工設(shè)備和加強(qiáng)對員工素質(zhì)的培養(yǎng)，品質(zhì)持續(xù)提升，經(jīng)過多年不懈努力和精心打造.