激光切割作為激光在工業生產中的典型應用，特別對利用不銹鋼薄板作為主構件的制造業來說，是提高傳統加工業生產能力的有效手段。鄭州激光切割廠家河南通達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%，考慮到不銹鋼保護膜與板材一次性切割存在的質量問題，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量問題，但耗時長、生產效率低。因此，本文目的是在不影響生產質量的前提下把不銹鋼板材的激光加工模式優化為保護膜與板材一次性切割，提高生產效率，降低生產成本。

現狀

不銹鋼板材為了避免在加工搬運過程中出現零件磕碰及墊傷造成零件報廢，都有保護膜粘貼在表面。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效率進行統計，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膜與鋼板一次性切割來縮短加工時間來提高生產效率。

現在一次性切割存在的問題

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

由圖2可以看出，對目前電梯常用的不銹鋼進行一次性切割，無法實現一次切割到位，明顯存在以下四個不足：①切口處發黑；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。

為了驗證結論，保持設備的切割參數不變，我們對撕掉保護膜的不銹鋼板進行多次切割驗證，同樣的切割參數，撕掉保護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。在反復進行加工試驗的前提下，我們也對當前市場上的不銹鋼保護膜進行了大量的調研，了解到我們當前使用的PE黑白橡膠膜不是激光專用膜，粘貼的膠水和保護膜的材質會分散激光束能量，導致穿刺不良，引發一系列的質量問題，所以需要增加割膜工序，以犧牲生產效率來保證加工質量。

所以我們的解決方案為：改用新型的不銹鋼激光專用保護膜，再針對激光專用保護膜的特性調試激光設備參數、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

電梯當前使用的PE黑白橡膠膜是用于臨時表面保護的自貼膜，主要用途是在搬運、儲運、成形、組裝操作中保護表面，防止被保護表面出現臟物堆積、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行對比，結果見表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90%以上，在激光經聚焦后照射到橡膠表面，瞬間使橡膠燒蝕發黑，同時分散激光束能量，降低了激光束的功率密度，無法使工件穩定達到熔點和沸點，導致激光脈沖無法瞬時熔化或氣化被加工材料，引發激光切割不良。

表2 PE黑白橡膠膜和激光專用膜的性能對比

由表2可得，激光專用保護膜采用獨特的材料，非常適用于CO2和光纖激光切割，并能取代其他種類的保護膜，在折彎、沖壓、成形等機械加工過程中不受損；不需要進行預切割，大大提高切割效率，解決了上述二次切割引發的生產效率低的問題；在整個切割過程中，不起泡、切口光滑平整不發黑等優點則很好的改善了廣日電梯現用PE黑白橡膠膜一次性切割存在的質量問題。能輕松撕膜無膠質殘留、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點也大大優化了加工生產過程。

激光機的切割參數

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

⑴穿孔時間。電梯激光設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激光切割質量的依據。穿孔時間主要影響鋼板切口是否有毛刺、保護膜切口是否平整，而電梯光纖激光切割機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，生產效率也將大大降低；當速度過快時，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的切割速度zui終調試值為15000mm/min。

⑶輔助氣壓。當輔助氣壓過高時，材料表面會出現渦流，削弱去除熔融物的能力，切割面粗糙，同時也會引起保護膜起泡；當氣壓過低時，不能完全吹走熔融物，材料下表面就會黏附粘渣。根據這個規則，廣日電梯光纖激光切割機的氣壓zui終調試值為1.1MPa。

工藝參數

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

切割路徑：切割路徑對本研究的切割質量影響不大。

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

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