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激光:细微之处造乾坤!!

©上海通用重工集团/切割自动化装备事业部出品

小编说

细微之处造乾坤,激光切割作为一种先进的下料加工技术,应用越来越普及,今天小编就来和大家聊聊激光切割的那些事。

大显身手,

切铁如泥,

丝毫不夸张,

先来看看激光的身手!

激光是什么?

激光是一种受激辐射而得到的加强光

其基本特征:

强度高,亮度大

波长频率确定,单色性好

相干性好,相干长度长

方向性好,几乎是一束平行光

当激光束照射到工件表面时,光能被吸收,转化成热能,使照射斑点处温度迅速升高、熔化、气化而形成小坑,由于热扩散,使斑点周围金属熔化,小坑内金属蒸气迅速膨胀,产生微型爆炸,将熔融物高速喷出并产生一个方向性很强的反冲击波,于是在被加工表面上打出一个上大下小的孔。

普通灯光与激光的比较

激光的产生

激光切割的特点

激光切割与其他热切割方法相比较,总的特点是切割速度快、质量高。具体概括为如下几个方面。

(1)切割质量好

由于激光光斑小、能量密度高、切割速度快,因此激光切割能够获得较好的切割质量。

①激光切割切口细窄,切缝两边平行并且与表面垂直,切割零件的尺寸精度可达±0.05mm。

②切割表面光洁美观,表面粗糙度只有几十微米,甚至激光切割可以作为最后一道工序,无需机械加工,零部件可直接使用。

③材料经过激光切割后,热影响区宽度很小,切缝附近材料的性能也几乎不受影响,并且工件变形小,切割精度高,切缝的几何形状好,切缝横截面形状呈现较为规则的长方形。激光切割、氧乙炔切割和等离子切割方法的比较见表1,切割材料为6.2mm厚的低碳钢板。

(2)切割效率高

由于激光的传输特性,激光切割机上一般配有多台数控工作台,整个切割过程可以全部实现数控。操作时,只需改变数控程序,就可适用不同形状零件的切割,既可进行二维切割,又可实现三维切割。

(3)切割速度快

用功率为3000W的激光切割1mm厚的不锈钢板,切割速度可达 35m/min; 材料在激光切割时不需要装夹固定,既可节省工装夹具,又节省了上、下料的辅助时间。

(4)非接触式切割

激光切割时割炬与工件无接触,不存在工具的磨损。加工不同形状的零件,不需要更换“刀具”,只需改变激光器的输出参数。激光切割过程噪声低,振动小,无污染。

(5)切割材料的种类多

金属基复合材料、皮革、木材及纤维等。但是对于不同的材料,由于自身的热物理性能及对激光的吸收率不同,表现出不同的激光切割适应性。

(6)缺点

激光切割由于受激光器功率和设备体积的限制,激光切割只能切割中、小厚度的板材和管材,而且随着工件厚度的增加,切割速度明显下降。

激光切割的应用范围

大多数激光切割机都由数控程序进行控制操作或做成切割机器人。激光切割作为一种精密的加工方法,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。

在汽车制造领域,小汽车顶窗等空间曲线的切割技术都已经获得广泛应用。德国大众汽车公司用功率为500W的激光器切割形状复杂的车身薄板及各种曲面件。在航空航天领域,激光切割技术主要用于特种航空材料的切割,如钛合金、铝合金、镍合金、铬合金、不锈钢、氧化铍、复合材料、塑料、陶瓷及石英等。用激光切割加工的航空航天零部件有发动机火焰筒、钛合金薄壁机匣、飞机框架、钛合金蒙皮、机翼长桁、尾翼壁板、直升机主旋翼、航天飞机陶瓷隔热瓦等。

激光切割成形技术在非金属材料领域也有着较为广泛的应用。不仅可以切割硬度高、脆性大的材料,如氮化硅、陶瓷、石英等;还能切割加工柔性材料,如布料、纸张、塑料板、橡胶等,如用激光进行服装剪裁,可节约衣料10%~12%,提高功效3倍以上。

机床结构

激光加工的过程

激光光路

激光发生器

切割头

从图纸到零件

影响切割因素

切割气体

焦点位置

如何改善切割质量

文章来源:前沿数控技术。

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