激光切割机引领钣金加工革命:从微米级到厚板的完美切割工艺解析

   日期:2025-03-31     来源:网络整理    作者:二手钢材网    浏览:152    评论:0    
核心提示: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。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。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。

钣金加工占据金属加工的三分之一份额,它的应用领域极为广泛,几乎在各个行业都有出现。若仔细列举(金属薄板厚度在 6mm 以下的)钣金的切割工艺,主要有激光切割、等离子切割、火焰切割、剪板机切割以及冲压等。这中间,激光切割机在最近几年兴起并蓬勃发展。在金属板材切割领域,无论是微米级的超薄板钢材切割加工,还是数十毫米的厚板,都能进行完美且有效的切割。从某种意义上看,激光切割机给钣金加工带来了一次工艺革命。传统切割方式与之相比,激光切割更容易理解和学习。在商家需求的加工效果方面,激光切割具有绝对优势,在速度方面也同样如此。所以,相信在未来的切割方式选择中,激光切割机将会成为大势所趋。

历时一个世纪激光技术厚积薄发

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那么,激光切割为何如此厉害呢?首先来普及一下与激光切割技术相关的一些起源和原理。激光技术在二十世纪是与原子能、半导体以及计算机齐名的四项重大发明之一,它被称作“最快的刀”“最准的尺”“最亮的光”。然而,该技术直到二十一世纪才冲破原有的技术瓶颈,并且通过将激光技术与先进装备相结合,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多个产业领域,包括金属加工、钢铁领域,还有航空航天领域、汽车制造领域以及医疗设备领域等。

利用高功率密度的激光束去照射被切割的材料,材料会很快被加热到汽化温度,接着蒸发并形成孔洞。随着光束在材料上的移动,孔洞会连续形成宽度很窄的切缝,比如大约 0.1mm 宽。这样就完成了对材料的切割,这就是激光切割。激光切割具备高效的特点,有着高能量密度且具有柔软性,无论是在精度、速度还是效率方面来讲,都是钣金切割行业中独一无二的选择。激光切割是一种精密的加工方法,几乎能切割所有材料,能对薄金属板进行二维或三维切割。激光可以聚焦成极小光斑,从而可进行微细和精密加工,比如微细窄缝和微型孔的加工。并且在加工时不需要使用刀具,属于非接触加工,不会有机械加工变形。一些传统上难以切割或者切割质量不佳的板材,在遇到激光切割后,难题得以顺利解决。尤其在碳钢板的切割方面,激光切割具有不可替代的重要地位。

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近年来,激光切割技术逐渐成为各厂家的看家本领,大家纷纷以此来展现自己的实力。它应用广泛,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。值得一提的是,激光熔化/融切割能够切割所有可熔化的材料,比如金属。

用激光切割不锈钢时,大多会采用高压氮气与激光束同轴注入的方式。这种方式能吹走熔融的金属,从而使切割表面不会形成氧化物。这是个很好的方法,但成本比传统氧气切割高。能替代纯氮的一个办法是使用过滤后的车间压缩空气,其由 78%的氮气组成。在激光切割中,使用过滤后的压缩空气的速度比使用氧气或氮气更快,一般能达到某个速度范围。虽然在开始时需要对一些设备进行一定的初始投资,并且要进行过滤和压缩空气的处理,但从长期来看,其成本相对于“传统”的辅助气体成本是较低的。激光能源处于焦点位置。使用压缩空气能在金属表面产生等离子体球。这种等离子体球的效果类似数控等离子切割机使用电力产生的切割效果。等离子体传输热量比光线更有效。

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压缩空气辅助切割能达到与用氧或氮气切割组件相同的边缘质量。切割的边缘要足够清洁,以便多数粉末涂料能附着,无需二次清洗。首次选择用压缩空气辅助激光切割时,谐振器的大小是一个重要限制。然而现在有高瓦数的激光切割机,一般瓦数在 4000W 以上。这种激光切割机使得空气辅助成为了切割钢材、不锈钢以及厚度高达 1/8 英寸(约 3mm)铝材的有效方法。还有具有 6000W 谐振腔的激光切割机,它甚至能够切割厚度最高达到 3/8 英寸(约 9.5mm)的材料。

这个发现令人震惊。它改变了位于密苏里州的巴尔米拉的已有 50 年历史的产品及组件的制造方法。通过辛辛那提公司的一台 CL - 940 光纤激光切割机,加工时间缩短了 90%以上。同时,用只相当于原来一小部分成本的空气辅助气体(氮气)进行切割的光纤激光系统。新的光纤激光切割机让游戏规则发生了改变,也让我们对产品制造的思维方式得以改变。道尔公司的负责人如此说道。

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激光技术确实在持续给我们带来惊喜,并且革新了业界束缚多年的制造方式。2016 年 3 月 15 日到 17 日,激光制造业的各路英雄们会齐聚慕尼黑上海光博会。这个每年举办一次的激光界盛会将会激起一番怎样的比武呢?让我们拭目以待。在本期中,小编挑选出了在钣金加割方面有一定成就的展商,先让我们一睹他们的风采。

近年汇能光电在业界迅速走红,该公司今年推出了系列光纤激光切割机。这种切割机采用光纤传输,具备柔性加工能力,能够满足多种加工需求。1mm 不锈钢板材的最高切割速度为 22m/min,0.5mm 不锈钢板材的最高切割速度可达 40m/min。系列配备了交换式的双工作台,切割与装卸可以同时进行。工作台上配有滚珠,这样便于板材进行移动。粗定位装置能够配合夹钳对板材进行定位,并且还可以防止板材移动。因此,加工精度高,废料也比较少。

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说到激光切割时,国内的知名激光巨头——博特激光是必不可少的。前不久有一则消息表明,博特激光下一步打算在光源制造、高功率切割焊接、工业机器人以及机器人基础原器件研发等领域进行新的技术创新布局,这充分显示出它的宏大志向。在钣金切割领域,博特光纤激光切割机很有名气。它是博特激光在国内首创的,并且达到了国际领先水平,是一款很成熟的产品,还成功获得了多项行业大奖。它利用光纤进行传输,能够进行柔性加工,能够实现各种形状的高质量切割,也适合切割铜、铝等高反射材料。该系列产品具有强大的切割能力,其切割速度快如飞;运行成本极低;稳定性优异;加工质量高;适应能力强大,这些优势无可比拟。其中钢材切割加工,1 毫米不锈钢的切割速度为 40 米/分钟,0.5 毫米不锈钢的切割速度高达 100 米/分钟。

在能让加工“飞”起来的激光切割机背后,有一个隐形英雄,那就是激光器,它的重要性不言而喻。通快系列的 CO2 激光器功率最大,可用于激光切割、激光焊接及表面加工。它具有折叠成正方形的结构,并且气体激光起振器所有承受热负荷的部件始终能保持温度稳定,这使得该系列激光器具备了优异的热力学稳定性和机械稳定性。该系列激光器历经数十年的发展历史,能够让用户获得随时可以重现的加工结果,并且这些加工结果质量很高。

 
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