激光切割技术在钣金加工中的应用

2016-02-22 admin1

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。

 

历时一个世纪激光技术厚积薄发。那么,激光切割为什么这么牛?先来科普一下与激光切割技术有关的一些起源和原理。激光技术是二十世纪与原子能、半导体及计算机齐名的四项重大发明之一,被称为“最快的刀”、“最准的尺”、“最亮的光”。但该技术直到二十一世纪才突破原有的技术瓶颈,同时通过激光技术与先进装备两者结合,推动了先进装备制造业的发展。激光技术的应用目前已经渗透到金属加工、钢铁、航空航天、汽车制造、医疗设备等各个产业领域。

 

利用高功率密度激光束照射被切割材料,使材料很快被加热至汽化温度,蒸发形成孔洞,随着光束对材料的移动,孔洞连续形成宽度很窄的(如0.1mm左右)切缝,完成对材料的切割——这就是激光切割(LaserCutting)。激光切割具有高效,高能量密度及柔软性,无论是从精度、速度还是效率方面说,是钣金切割行业不二的选择。作为一种精密的加工方法,激光切割几乎可以切割所有的材料,包括薄金属板的二维切割或三维切割。激光能聚焦成极小的光斑,可进行微细和精密加工,如微细窄缝和微型孔的加工。此外其加工时不需用刀具,属于非接触加工,无机械加工变形。一些传统难切割或者切割质量不高的板材,遇到了激光切割之后难题可谓迎刃而解,特别是一些碳钢板的切割上,激光切割更是有着不可撼动的地位。

 

近年来,激光切割技术正逐渐成为了各厂家们“争相斗艳”的看家本领,而其由于应用之广,又可分为:激光汽化切割、激光熔化\融切割、激光氧气切割和激光划片与控制断裂四类。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,例如金属。

 

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(Cincinnati Inc.)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。2016年3月15-17日,激光制造业的各路英雄们将齐聚慕尼黑上海光博会,这个每年一度的激光界盛会又将激起怎样一番比武?让我们拭目以待。本期中,小编挑选了在钣金加割方面颇有建树的展商,先来一睹他们的风采。

 

近年业界迅速窜红的汇能光电在今年推出的HCF3015I系列光纤激光切割机,光纤传输,柔性加工,满足多种加工需求。1mm不锈钢板材最高切割速度22m/min,0.5mm不锈钢板材最高切割速度可以达到40m/nin。HCF3015I系列配有交换式双工作台,切割装卸同时进行,工作台上配有滚珠便于板材移动;粗定位装置配合夹钳能对板材定位,同时防止移动,加工精度高废料少。

 

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。