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      3. 淺談激光切割在鈑金行業的運用

        2018-09-26 23:27:48·  來源:鈑金與制作  作者:李瑩君
         
        鈑金車間傳統加工方式包括剪板、沖裁和折彎等工藝流程。其中沖裁工藝需要大量的模具,具有少切削及無切削工藝特征。在一個產品加工時一般會配備幾十套模具,甚至有的產品可能需要上百套模具。從經濟角度上看,配備大量的模具,產品的成本

        鈑金車間傳統加工方式包括剪板、沖裁和折彎等工藝流程。其中沖裁工藝需要大量的模具,具有少切削及無切削工藝特征。在一個產品加工時一般會配備幾十套模具,甚至有的產品可能需要上百套模具。從經濟角度上看,配備大量的模具,產品的成本相應增加,造成資金浪費。為適應現代鈑金加工,降低生產成本和提高加工工藝,激光加工技術便應運而生。

        隨著激光切割機的應用,鈑金加工工藝得到了飛速發展,并給鈑金制作加工帶來了革命性理念。激光切割工藝以及激光切割機設備正在被廣大板材加工企業所熟悉接受,并以其加工效率高、加工精度高、切割斷面質量好、可進行三維切割加工等諸多優勢逐步取代傳統鈑金切割設備(以數控設備為主,包括剪床、沖床、火焰切割、等離子切割、高壓水切割等傳統的板材加工設備)。激光加工技術在鈑金加工工藝中具有很重要的位置,提高了鈑金工藝勞動生產率,推動了鈑金工藝的發展。激光切割機柔性化程度高,可以大大地縮減加工周期,切割速度快,出產效率高,提高加工精度,加快產品的開發速度,這些優點被眾多制造企業關注。

        激光切割機是將激光器發射出的激光,經光路系統,聚焦成高功率密度的激光束。激光束照射到工件表面,使工件達到熔點或沸點,同時與光束同軸的高壓氣體將熔化或氣化金屬吹走。隨著光束與工件相對位置的移動,最終使材料形成切縫,從而達到切割目的。激光切割加工是用不可見的光束代替了傳統的機械刀,具有精度高、切割快速、不受切割圖案限制、自動排版節省材料、切口平滑、加工成本低等特點,將逐漸改進或取代傳統金屬切割設備。激光刀頭的機械部分與工件無接觸,在工作中不會對工件表面造成劃傷;激光切割速度快,切口光滑平整,一般無需后續加工;切割熱影響區小,板材變形小,切縫窄(0.1~0.3mm);切口沒有機械應力,無剪切毛刺;重復性好,不損傷材料表面,數控編程,可加工任意平面圖,對幅面很大的整板切割,無需開發模具,經濟省時。一般來講,建議12mm以內的碳鋼板、10mm以內的不銹鋼板推薦使用激光切割機。激光切割機無切削力,加工無變形,無刀具磨損,材料適應性好。無論是簡單還是復雜零件,都可以用激光一次精密快速成形切割??蓪崿F切割自動排樣、套料,提高了材料利用率,經濟效益好。

        激光切割機分類

        根據激光發生器的不同,目前市面上大致可分為三種激光切割機:CO2激光切割機、YAG(固體)激光切割機、光纖激光切割機。

        CO2激光切割機

        CO2激光切割機:可以穩定切割20mm以內的碳鋼、10mm以內的不銹鋼、8mm以下的鋁合金。CO2激光器波長為10.6μm,比較容易被非金屬吸收,可以高質量地切割木材、亞克力、PP、有機玻璃等非金屬材料,但是CO2激光的光電轉化率只有10%左右。CO2激光切割機在光束出口處裝有噴吹氧氣、壓縮空氣或惰性氣體N2的噴嘴,用來提高切割速度和保證切口的平整光潔。為了提高電源的穩定性和壽命,CO2氣體激光要解決大功率激光器的放電穩定性。根據國際安全標準,激光危害等級分4級,CO2激光屬于危害最小的一級。

        主要優點:功率大,一般功率都在2000~4000W之間,能切割25mm以內的全尺寸不銹鋼、碳鋼等常規材料、以及4mm以內鋁板和60mm以內的亞克力板、木質材料板、PVC板,切割薄板時速度很快。另外由于CO2激光器輸出的是連續激光,在切割時是三種激光切割機中切割斷面最光滑的。

        主要市場定位:6~25mm的中厚板切割加工,主要針對大中型企業以及部分純對外激光切割加工企業。由于其激光器維護耗損大,主機耗電量大等無法克服因素,近年來受到光纖激光切割機的巨大沖擊,市場處于明顯萎縮狀態。

        YAG(固體)激光切割機

        YAG固體激光切割機具有價格低、穩定性好的特點,但能量效率一般低于3%。目前產品的輸出功率大多在800W以下,由于輸出能量小,主要用于打孔和點焊及薄板切割。它的綠色激光束可在脈沖或連續波的情況下應用,具有波長短、聚光性好特點,適于精密加工特別是在脈沖下進行孔加工的情況,也可用于切削、焊接和光刻等。YAG固體激光切割機激光器的波長不易被非金屬吸收,故不能切割非金屬材料,且YAG固體激光切割機需要提高電源穩定性和壽命。需要研制大容量、長壽命光泵激勵光源,采用半導體光泵可使能量效率大幅度增長。

        主要優點:能切割其他激光切割機無法切割的鋁板、銅板以及大多數有色金屬材料。機器采購價格便宜、使用成本低、維護簡單,大部分關鍵技術已被國內企業所掌握。配件價格及維護成本低,且機器操作維護簡單,對工人人員素質要求不高。

        主要市場定位:8mm以下切割。主要針對自用型中小企業和加工要求不是特別高的大多數鈑金制造、家電制造、廚具制造、裝飾裝潢、廣告等行業用戶,未來可能逐步取代線切割、數控沖床、水切割、小功率等離子等傳統加工設備。

        光纖激光切割機

        光纖激光切割機可以通過光纖傳輸,柔性化程度空前提高,故障點少、維護方便、速度快,在切割4mm以內薄板時具有很大優勢,但是受固體激光波長的影響,其在切割厚板時質量較差。光纖激光器切割機波長為1.06μm,不易被非金屬吸收,故不能切割非金屬材料。光纖激光的光電轉化率高達25%以上,在電費消耗、配套冷卻系統參數等方面光纖激光優勢相當明顯。根據國際安全標準,光纖激光由于波長短,對眼睛傷害很大,屬于危害最大的一級。出于安全考慮,光纖激光加工需要在全封閉的環境進行。光纖激光切割機作為一種新興激光技術,普及程度遠遠不如CO2激光切割機。

        主要優點:光電轉換率高、電力消耗少、能切割12mm以內的不銹鋼板、碳鋼板,是這三種機器中切割薄板速度最快的激光切割機。割縫細小、光斑質量好,可用于精細切割。

        主要市場定位:12mm以下切割,尤其是薄板的高精密加工。主要針對加工精度及效率要求極高的廠家。估計伴隨著5000W及以上激光器的出現,光纖激光切割機最終會取代CO2大功率激光切割機的大部分市場。

         
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