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“最快的刀”——激光切割在钣金加工的應用
發布時間:2019-04-15        浏覽次數:0        返回列表
       导读: 从某种意义上说,激光切割机为钣金加工带来了一次工艺革命。相对于传统切割方式中,激光切割更易懂、易学,并在商家需求的加工效果、速度方面都有着绝对的优势,因此相信在未来的切割方式选择中,激光切割机将乃大势所趋。
       占据金属加工三分之一天下的钣金加工,其应用领域之广,几乎出现在各行各业。如果细数钣金(金属薄板厚度在6mm以下)的切割工艺,不外乎激光切割、等离子切割、火焰切割、剪板机、冲压等。这中间,激光切割是最近几年兴起并得到蓬勃发展的,在金属板材切割领域,从微米级的超薄板到数十毫米的厚板,都可以进行完美有效的切割。从某种意义上说,激光切割机为钣金加工带来了一次工艺革命。相对于传统切割方式中,激光切割更易懂、易学,并在商家需求的加工效果、速度方面都有着绝对的优势,因此相信在未来的切割方式选择中,激光切割机将乃大势所趋。
  那麽,激光切割爲什麽這麽牛?先來科普一下與激光切割技術有關的一些起源和原理。激光技術是二十世紀與原子能、半導體及計算機齊名的四項重大發明之一,被稱爲“最快的刀”、“最准的尺”、“最亮的光”。但該技術直到二十一世紀才突破原有的技術瓶頸,同時通過激光技術與先進裝備兩者結合,推動了先進裝備制造業的發展。激光技術的應用目前已經滲透到金屬加工、鋼鐵、航空航天、汽車制造、醫療設備等各個産業領域。
  利用高功率密度激光束照射被切割材料,使材料很快被加熱至汽化溫度,蒸發形成孔洞,隨著光束對材料的移動,孔洞連續形成寬度很窄的(如0.1mm左右)切縫,完成對材料的切割——這就是激光切割(LaserCutting)。激光切割具有高效,高能量密度及柔軟性,無論是從精度、速度還是效率方面說,是钣金切割行業不二的選擇。作爲一種精密的加工方法,激光切割幾乎可以切割所有的材料,包括薄金屬板的二維切割或三維切割。激光能聚焦成極小的光斑,可進行微細和精密加工,如微細窄縫和微型孔的加工。此外其加工時不需用刀具,屬于非接觸加工,無機械加工變形。一些傳統難切割或者切割質量不高的板材,遇到了激光切割之後難題可謂迎刃而解,特別是一些碳鋼板的切割上,激光切割更是有著不可撼動的地位。
  近年來,激光切割技術正逐漸成爲了各廠家們“爭相鬥豔”的看家本領,而其由于應用之廣,又可分爲:激光汽化切割、激光熔化融切割、激光氧氣切割和激光劃片與控制斷裂四類。其中值得一提的是,激光熔化融切割可以切割所有可熔化的材料,例如金屬。
       用激光来对不锈钢进行切割时,大多会采用高压氮气与激光束同轴注入的方法以吹走熔融的金属而使得切割表面不会形成任何的氧化物。这是一个很好的方法,但是与传统的氧气切割相比成本更高。能够替代纯氮的一个方法是使用过滤后的车间压缩空气,它由78%的氮气组成。在激光切割中使用过滤后的压缩空气比使用氧气或氮气的速度更快——一般为300ipm到320ipm,虽然需要对一些设备、过滤、压缩空气进行一定的初始投资,但是其长期的成本相对于“传统”的辅助气体成本来讲还是较低的。激光能源现在正处于一个焦点的位置,并且使用压缩空气能够在金属的表面产生等离子体球,其效果类似于使用电力的数控等离子切割机所产生的切割效果。等离子体传输热量的效果比光线更有效。
       压缩空气辅助切割同时也能达到与使用氧或氮气进行组件切割相同的边缘质量。切割的边缘需要足够地清洁才能使得大多数的粉末涂料能附着上去,不需要再进行二次清洗。在第一次选择使用压缩空气进行辅助激光切割时,谐振器的大小是一个重大的限制。然而现在高瓦数激光切割机——一般为4000W以上——使得空气辅助成为了切割钢材、不锈钢和厚度高达1/8英寸(约3mm)铝材的有效方法。具有6000W谐振腔的激光切割机甚至可以切割厚度最高达到3/8英寸(约9.5mm)的材料。
   这个惊人的发现改变了位于密苏里州的巴尔米拉(Palmyra)的道尔公司(Doyle)已有50年历史的产品及组件的制造方法,通过辛辛那提公司(CincinnatiInc.)的一台CL-940光纤激光切割机就缩短了90%以上的加工时间,同时对氮气的使用只相当于原来的一小部分成本的空气辅助气体进行切割的光纤激光系统呢。“新的光纤激光切割机改变了游戏的规则,改变了我们对于产品制造的思维方式。”道尔公司的负责人说道。
   的确,激光技术正在不断给我们带来惊喜及革新业界束缚多年的制造方式。近年業界迅速竄紅的彙能光電在今年推出的HCF3015I系列光纖激光切割機,光纖傳輸,柔性加工,滿足多種加工需求。1mm不鏽鋼板材最高切割速度22m/min,0.5mm不鏽鋼板材最高切割速度可以達到40m/nin。HCF3015I系列配有交換式雙工作台,切割裝卸同時進行,工作台上配有滾珠便于板材移動;粗定位裝置配合夾鉗能對板材定位,同時防止移動,加工精度高廢料少。
   而说到激光切割,也自然少不了国内的知名激光巨头——大族激光。在前不久的一则消息中称,大族激光下一步计划在光源制造、高功率切割焊接、工业机器人、机器人基础原器件研发等领域上进行新的技术创新布局,足见其的宏图大志。在钣金切割领域,大族G3015F光纤激光切割机也声名显赫,是大族激光国内首创、达到国际领先水平的一款成熟产品,成功斩获多项行业大奖。G3015F利用光纤传输、柔性加工,可实现任何形状的高质量切割,并适于切割铜、铝等高反材料。该系列产品具备强大的切割能力、“飞一般”的切割速度、极低的运行成本、优异的稳定性、高质量的加工以及强大的适应能力等无可比拟的优势。其中,1mm不锈钢切割速度40m/min,0.5mm不锈钢切割速度则高达100m/min。
   能让加工“飞”起来的激光切割机背后,隐形英雄——激光器的重要性不言而喻。最大功率10000W的通快TruFlow系列CO2激光器,就可作用于激光切割,激光焊接及表面加工。具有折叠成正方形的结构,且气体激光起振器所有承受热负荷的部件始终保持温度稳定,从而使TruFlow系列激光器具备优异的热力学稳定性和机械稳定性。历经数十年的发展历史,该系列激光器能使用户得到随时可重现、高质量的加工结果。