光器標誌著激光的正式誕生, 隨後, 激光技能迅猛開展。繼固體激光器後, 氣體激光器、化學激光器、染料激光器、原子激光器、離子激光器、半導體激光器、X 射線激光器和光纖激光器相繼問世, 運用範疇也擴展到比如電子、輕工、包裝、禮物、小五金工業、醫療器械、汽車、機械製作、鋼鐵、冶金、石油等, 為傳統工業的技能改造和製作業的現代化供給領先的技能裝備。
激光與通常光對比有4個特性即: 單色性( 單一波長) 、相干性、方向性和高光強。激光束易於傳輸, 其時刻特性和空間特功用夠別離操控, 經集合後可得到極小的光斑, 具有極高功率密度的激光光束能夠熔化、氣化任何資料, 也可對資料的有些區域進行精細疾速加工。加工過程中輸入工件的熱量小,熱影響區和熱變形小; 加工功率高; 易於完成自動化。激光技能是一門歸納性高新技能, 觸及光學、機械學、電子學等學科。一樣, 激光加工設備也觸及到很多學科, 因此決議了它的高科技性和高收益率。縱觀世界和國內激光運用狀況經過多年的研討開發和完善, 今世的激光器和激光加工技能與設備已適當老練, 形成了系列激光加工技能。
這篇文章介紹激光加工技能在金屬切開、焊接方面的運用狀況。
1 激光切開的特色及運用
激光切開是當時各國運用最多的激光加工技能, 在國外許多範疇, 例如, 汽車製作業和機床製作業都選用激光切開進行鈑金零部件的加工。跟著大功率激光器光束質量的不斷提高, 激光切開的加工目標規劃將愈加廣泛, 簡直包含了一切的金屬和非金屬資料。例如能夠運用激光對高硬度、高脆性、高熔點的資料進行形狀雜亂的三維立體零件切開, 這也正是激光切開的優勢地點。
如今, 選用激光切開體系的公司首要分兩類: 一類是大中型製作公司, 這些公司出產的商品中有很多板材需求下料、切料, 而且具有較強的經濟和技能實力; 另一類統稱為加工站, 專門對外接受激光加工事務, 本身沒有主導商品。它的存在一方面可滿意一些中小公司加工的需求, 另一方面在前期對推行運用激光切開技能帶來宣揚演示的效果。
激光切開的幾項關鍵技能是光、機、電一體化的歸納技能。激光光束的參數、機器與數控體系的功用和精度都直接影響激光切開的功率和質量。激光切開的精準度、功率和質量因不一樣的參數而改動, 如切開功率、速度、頻率、資料厚度及原料等, 故操作人員的豐厚經歷特別重要。
1.1 激光切開的首要長處
(1) 切開質量好: 切斷寬度窄( 通常為0.1-0.5mm) 、精度高( 通常孔中間距差錯0.1- 0.4mm, 概括尺度差錯0.1~0.5mm) 、切斷外表粗糙度好( 通常Ra為12.5~25μm) , 切縫通常不需求二次加工即可焊接。
(2) 切開速度快, 例如選用2kW激光功率, 厚度8mm的碳鋼切開速度為1.6m/min; 厚度2mm的不鏽鋼切開速度為3.5m/min, 熱影響區小, 變形極小。
(3) 清洗、安全、無汙染, 大大改進了操作人員的作業環境。
激光切開歸於非觸摸光學熱加工, 被譽為“永不磨損的全能東西”。工件能夠進行恣意方法的嚴密排料或套裁, 使原資料得到充分運用。因為對錯觸摸加工, 加工後的零件的歪曲表象降至最低並減少了磨損量。
其實激光切開亦有其不足之處, 就精度和切斷外表粗度而言, 激光切開未能超越電加工, 就切開厚度而言難以達到火焰和等離子切開的水準。別的它亦不能像轉塔衝床一樣進行成型、攻牙及折邊等。
1.2 激光切開與衝床的對比
曾經, 鈑金加工職業運用傳統衝床進行衝壓, 今後開展至數控轉塔衝床及複合機床。跟著社會進步,激光切開技能亦被引進至金屬加工職業, 當前已成為工業上板材切開的一種開展迅速、運用廣泛的領先加工辦法。據非正式計算, 中國在工業出產中運用的激光切開體系累計已超越500臺, 約佔全世界正在運轉體系總量的2%。
在金屬加工職業中, 激光切開廣泛運用於厚度不超越20mm 的低碳鋼及8mm的不鏽鋼, 其間鈑金件大多數為概括形狀雜亂及批量不大, 例如自動電梯佈局件、升降電梯面板、機床及糧食機械外罩、各種電氣櫃、開關櫃、紡織機械零件、工程機械佈局件、大電機硅鋼片等。別的, 一些裝修、廣告、服務職業用的金屬圖畫、標識、字體亦可運用激光切開製作。
數控磚塔衝床合適大批量出產形狀簡略的商品。製品有電氣櫃、通訊體系交流機櫃、電梯門板及扶手面板、鋼製傢俬等。從一樣的切開加工與衝壓條件對對比, 激光切開機的報價通常比數控磚塔衝床高, 但因為其靈活性及其它各方面的優勢(例如激光切開只需依照繪圖形狀切開、別的亦不需製作模具, 使出產週期縮短) 。這些年, 有些廠商逐步意識到它所帶來的高效益, 為了晉升市場競賽力, 公司在具有多臺數控磚塔衝床的一起, 置辦激光切開機, 以習慣各類型的商品。所以, 與其說激光切開機與數控磚塔衝床存在競賽, 到不如說是相互彌補更為恰當。
2 激光切開的典型運用
2.1 汽車範疇的運用
領先的三維激光設備, 不光能夠完成車體零件的切開, 還可完成整個轎車車身全體的切開、焊接、熱處理、熔覆、乃至三維丈量, 然後完成慣例加工無法完成的技能需求。德國通快公司的三維激光設備在奔跑公司、奧迪公司、寶馬公司、群眾公司、通用公司、福特公司、雷諾公司、SKODA公司、歐寶公司、SAAB公司、VOLVO公司和戴姆勒一克萊斯勒公司成功地運用多年。
2.2 航空範疇的廣泛運用
世界上很多的航空發動機公司選用三維激光設備進行燃燒器段的高溫合金資料的切開和打孔使命, 在軍用和民用航空器的鋁合金資料或特別資料的激光切開都獲得了成功。
3 激光焊接的特色及運用
激光焊接是一種高速度、非觸摸、變形極小的焊接方法, 十分合適很多而接連的在線加工。跟著激光設備和加工技能的開展, 激光焊接才能也在不斷增強。當前, 運用4kW的C02激光器焊接1mm的板材, 焊接速度高達20m/min, 例如, 汽車職業的轎車箱底的大板拼接焊接作業等。激光焊接的方法首要有傳導焊和穿透焊2 種。當前全球的激光運用首要以穿透焊為主。近些年來, 高功率萬瓦級激光器在機械、汽車、鋼鐵等工業部門獲得了日益廣泛的運用。
激光焊接機與其他焊接技能對比, 首要長處是:
(1) 激光焊接速度快, 焊縫深寬比很大( 可達5~10) , 變形小。
(2) 合適於精細件、箱體件和有密封需求焊接件的加工。激光束經集合後可獲得很小的光斑, 能精細定位, 可運用於大批量自動化出產, 不只出產功率大大提高, 且熱影響區小, 焊點無汙染, 大大提高了焊接的質量。
(3) 激光焊縫機械功用好, 通常焊縫的機械功用均強於母材。
(4) 焊接時, 無需屏蔽或真空環境, 對工業化規劃出產含義很大。
(5) 經過激光送絲焊接和激光送粉焊接等新技能技能, 完成激光產業化運用, 開闢了激光焊接新的運用範疇。
(6) 可焊接難以接近的部位, 施行非觸摸遠距離焊接。特別是近幾年來, 在YAG 激光加工技能中選用了光纖傳輸技能, 使激光焊接技能獲得了更廣泛的推行與運用。
總歸, 激光焊接有如下優勢: 高強度, 超長壽數;高焊接速度, 功率高; 搭接接口技能簡略, 廢品率低;低定位精度適於產業化出產。首要運用於軍工公司、食品工業、化學工業、石化工業。
4 激光焊接的典型運用
4.1 激光焊接汽車用大板拼接的運用
為了滿意汽車職業對寬幅鋼板和特別功用鋼板的需求, 經過激光焊接進行大板拼接, 滿意汽車廠大型三維功用衝壓件的需求。全球汽車製作商都已完成此類部件的激光焊接運用。例如, 奔跑、寶馬群眾、通用、豐田、歐寶SAAB、戴姆勒一克萊斯勒等很多公司都早已運用。能夠把1m寬的冷軋鋼板, 經過激光焊接, 拼成2m 寬的鋼板。
4.2 激光焊接在齒輪加工方面的運用
激光焊接齒輪的技能從根本上改動了傳統的描繪和製作理念, 為齒輪箱體類部件的加工供給了非常好的經濟性和更為緊湊的佈局。運用激光焊接齒輪技能, 需求先加工整個環狀長齒圈, 然後截成若干個齒圈, 再別離依據齒輪箱的需求焊在傳動軸上。
5 結束語
激光加工技能已在很多範疇得到廣泛運用, 跟著激光加工技能、設備、技能研討的不斷深入, 將具有更寬廣的運用遠景。