激光切割技術論文(激光切割技術在機械制造中的應用論文)
激光切割技術論文
激光切割技術論文
激光切割技術論文【1】
[摘 要]隨著我國技術的發(fā)展，激光切割技術得到不斷發(fā)展，應用范圍日益廣泛。
本文主要是對激光切割技術的涵義、優(yōu)點，國內(nèi)外的發(fā)展現(xiàn)狀及其數(shù)控激光切割技術的發(fā)展趨勢進行分析論述，希望能夠更好地了解應用激光切割技術。
[關鍵詞]激光;激光技術;發(fā)展趨勢
激光技術是20世紀偉大的發(fā)明之一，自1960年第一臺激光器問世以來，固體激光器、氣體激光器、半導體激光器以及準分子激光器陸續(xù)誕生;激光不同于普通光源，它具有良好的單色性和相干性，很好的方向性，極高的能量密度，這些特點使得激光廣泛地應用于各類機械加工領域，如激光切割、焊接、激光淬火、激光打標等等，而激光切割被認為是激光技術應用中最成熟的工藝。
下文將對激光切割技術的相關內(nèi)容進行詳細的論述。
一、激光切割的概述
1.激光切割的涵義
激光切割是激光加工行業(yè)中最重要的一項應用技術，也是激光加工中應用最早、使用最多的加工方法。
激光切割是用聚焦鏡將CO2激光束聚焦在材料表面使材料熔化，同時用與激光束同軸的壓縮氣體吹走被熔化的材料，并使激光束與材料沿一定軌跡做相對運動，從而形成一定形狀的切縫。
激光切割技術經(jīng)過近幾年的發(fā)展，廣泛應用于汽車、機車車輛制造、航空、化工、輕工、電器與電子、石油和冶金等工業(yè)部門中。
2.激光切割的優(yōu)點
激光切割技術具有以下優(yōu)點：
第一，精度高：定位精度0.05mm，重復定位精度0.02mm。
第二，切縫窄：激光束聚焦成很小的光點，使焦點處達到很高的功率密度，材料很快加熱至氣化程度，蒸發(fā)形成孔洞。
隨著光束與材料相對線性移動，使孔洞連續(xù)形成寬度很窄的切縫。
切口寬度一般為0.10～0.20mm。
第三，切割面光滑：切割面無毛刺，切口表面粗糙度一般控制在Ra12.5以內(nèi)。
第四，速度快：切割速度可達10m/min，最大定位速度可達70m/min，比線切割的速度快很多。
第五，切割質(zhì)量好：無接觸切割，切邊受熱影響很小，基本沒有工件熱變形，完全避免材料沖剪時形成的塌邊，切縫一般不需要二次加工。
第六，不損傷工件：激光切割頭不會與材料表面相接觸，保證不劃傷工件。
第七，不受被切材料的硬度影響：激光可以對鋼板、不銹鋼、鋁合金板、硬質(zhì)合金等進行加工，不管什么樣的硬度，都可以進行無變形切割。
第八，不受工件外形的影響：激光加工柔性好，可以加工任意圖形，可以切割管材及其他異型材。
第九，可以對非金屬進行切割加工：如塑料、木材、PVC、皮革、紡織品和有機玻璃等。
第十，節(jié)約模具投資：激光加工不需模具，沒有模具消耗，無須修理模具，節(jié)約更換模具時間，從而節(jié)省了加工費用，降低了生產(chǎn)成本，尤其適合大件產(chǎn)品的加工。
十一，節(jié)省材料：采用電腦編程，可以把不同外形的產(chǎn)品進行整張板材料套裁，最大限度地提高材料的利用率。
十二，縮短了新產(chǎn)品制造周期：新產(chǎn)品試制，數(shù)量小，結構不確定、隨時會改動，根本不能出模具，激光切割機大大縮短了新產(chǎn)品制造周期，減少了模具投入。
二、國內(nèi)外激光切割技術的現(xiàn)狀
激光切割是激光加工中應用最早、使用最多的加工方法。
以日本為例，目前已擁有CO2激光切割機2萬多臺，約占全球激光加工機總量的1/3，其中80%為激光切割設備。
據(jù)統(tǒng)計，自1995年以來，CO2激光切割機的年生產(chǎn)量已超過500臺左右，其中YAG激光切割機100多臺。
而我國至今卻只有600多臺套激光切割機在使用中。
因此，在我國，激光切割技術的推廣和應用潛力很大。
隨著我國國民經(jīng)濟的飛速發(fā)展，許多傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)需要改造，許多鈑金加工領域有待開發(fā)，許多工業(yè)城市也需要建立激光加工中心。
三、數(shù)控激光切割技術的發(fā)展前景
1.高速、高精度激光切割機及切割工藝
我國的數(shù)控激光切割機生產(chǎn)，經(jīng)過近20年的發(fā)展已取得了很大成就。
但與國外先進產(chǎn)品相比，還有較大差距，主要表現(xiàn)在切割機的運行速度低，動態(tài)精度差，配套功能不夠，切割工藝參數(shù)不完善和切割斷面質(zhì)量不易保證等。
為了進一步提高產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)率，必須生產(chǎn)出新型的高速、高精度的激光切割機，以滿足國內(nèi)日益增長的生產(chǎn)需要，數(shù)控激光割機應具備專用切割工藝參數(shù)，配有激光專用自動編程系統(tǒng)及自動排料、套料系統(tǒng)，減少編程時間，提高板材利用率。
數(shù)控激光切割機如安裝交換工作臺，則可以大大提高生產(chǎn)率，充分利用激光能源，降低生產(chǎn)成本。
2.厚板激光切割技術的應用范圍想著重工業(yè)的方向發(fā)展
由于大功率CO2激光器光束模式的改進和激光切割技術進步，使厚板激光切割技術的應用逐漸增加，同時由于切割工藝采用CNC控制激光切割精度高，因此，用激光切割代替等離子、氧乙炔為主的中厚板切割的趨勢正迅速增長，激光切割正從輕工業(yè)的鈑金加工業(yè)向建筑機械、橋梁、造船等重工業(yè)方向發(fā)展。
3.三維高精度大型數(shù)控激光切割機及其應用領域
工藝技術三維數(shù)控激光切割機主要應用于汽車制造、航空、建筑及難以加工的大型立體鈑金件。
其主要特點是：床身剛性好、加工范圍大;龍門式結構能實現(xiàn)高速、高精度的切割;三維激光切割頭不僅能沿X、Y、Z軸作直線運動，且能進行C軸旋轉(zhuǎn).數(shù)控系統(tǒng)采用5軸或6軸聯(lián)動系統(tǒng)，具有空間立體編程簡單、操作方便和可靠性高的特點。
目前國內(nèi)企業(yè)對三維激光切割機已經(jīng)有需求，隨著市場和經(jīng)濟的快速發(fā)展，在汽車、航空、機車及工程機械等行業(yè)對三維激光切割機的需求將會不斷增大，因此，開發(fā)出性能好、工作可靠、使用方便的三維激光切割機，將使我國激光切割機的水平大大提高一步。
4.數(shù)控激光切割技術在農(nóng)機制造中的應用
農(nóng)業(yè)機械種類繁多，更新?lián)Q代迅速，新產(chǎn)品研制周期長，而且多數(shù)種類的產(chǎn)品都屬于小批量生產(chǎn)，農(nóng)機產(chǎn)品的鈑金加工件一般采用4～6mm鋼板，板金件種類多，并且更新快，傳統(tǒng)的農(nóng)機產(chǎn)品板金加工件通常采用沖床方式，模具消耗大，通常一個大型的農(nóng)機生產(chǎn)廠家用于模具存放的庫房就近300m2，由此可見，農(nóng)機部件的加工如果仍然停留在傳統(tǒng)的方式，將嚴重制約產(chǎn)品的快速更新?lián)Q代與技術開發(fā)，而數(shù)控激光切割技術的柔性加工優(yōu)勢就體現(xiàn)出來了。
四、結束語
隨著裝備制造業(yè)的快速發(fā)展，我國數(shù)控激光切割成套設備已進入快速增長期，年增長率達50%以上。
應用行業(yè)包括：汽車、船舶、航空、核工業(yè)、機械制造、鋼鐵、紡織、石油、激光加工中心等。
在2006年全國激光加工學術年會上，專家們認為：到“十一五”末期，我國每年至少需要1500多臺套高功率數(shù)控激光切割機，到“十二五”末期，我國高功率數(shù)控激光切割機市場需求量將達到10000臺套，其中除了通用的激光切割機之外，對高速高精度激光切割機、大幅面厚板激光切割機、三維立體數(shù)控激光切割機、航天航空用有色金屬激光器切割機等高性能激光切割系統(tǒng)的'需求也與日俱增。
參考文獻
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激光切割技術現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢【2】
摘要：介紹了激光切割技術的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢，提出了該技術的發(fā)展日標及需要解決的技術問題。
關鍵詞：激光切割機 現(xiàn)狀 發(fā)展
引言
激光切割是激光加工行業(yè)中最重要的一項應用技術，也是激光加工中應用最早、使用最多的加工方法。
它占整個激光加工業(yè)的70%以上。
激光切割與其他切割方法相比，最大區(qū)別是它具有高速、高精度和高適應性的特點。
同時還具有割縫細、熱影響區(qū)小、切割面質(zhì)量好、切割時無噪聲、切縫邊緣垂直度好、切邊光滑、切割過程容易實現(xiàn)自動化控制等優(yōu)點。
可切割碳鋼、不銹鋼、合金鋼、木材、塑料、橡膠、布、石英、陶瓷、玻璃、復合材料等。
激光切割板材時，不需要模具，可以替代一些需要采用復雜大型模具的沖切加工方法，能大大縮短生產(chǎn)周期和降低成本。
因此，目前激光切割已廣泛地應用于汽車、機車車輛制造、航空、化工、輕工、電器與電子、石油和冶金等工業(yè)部門中。
近年來，激光切割技術發(fā)展很快，國際上每年都以15%一20%的速度增長。
一、概述國內(nèi)外激光切割應用現(xiàn)狀
激光切割是激光加工中應用最早、使用最多的加工方法。
激光切割技術在機械制造中的應用論文
激光切割技術在機械制造中的應用論文
1激光切割技術的發(fā)展
雖然激光切割技術先進的應用范圍非常廣泛，應用技術較為成熟，但是追本溯源就會發(fā)現(xiàn)激光切割技術經(jīng)歷了一個漫長的發(fā)展歷程。首先，汽化切割。在應用汽化切割的過程中，激光切割技術的功率必須達到108W/cm2。在此次加工操作的過程中，加工部件會將大量的已經(jīng)照射到表面激光全部吸收轉(zhuǎn)化為熱能，而沒能被吸收的激光將會在照射的過程中反射出去。這樣就能夠促使加工件表面達到沸騰所需的溫度。隨后沸騰會將工件的表面形成一定狀態(tài)的鑰匙孔。與此同時，加工件在氧化等因素的影響下，被吸收的激光束功率會增大。在此次加工操作的過程中，蒸汽將熔融材料帶走，促使材料汽化成切口。這種切割技術較長應用于塑料、陶瓷劃片以及切割不融化等材料。其次，融化切割。這種切割技術激光產(chǎn)生的功率也必須使得工件表面形成鑰匙孔，但是該種切割技術產(chǎn)生的融化物并不是由汽化過程進行清除，而是需要經(jīng)過輔助氣吹除，氣體噴出通常與激光束保持同心。融化切割并不會有吸收和反射的問題產(chǎn)生。這種激光切割技術主要應用在能夠與氧產(chǎn)生放熱反應的材料，如鋁等。最后，反應融化切割。在材料切口處材料氧化燃燒生成熔融氧化物后被吹出形成切口，通過切口放出熱量供給相鄰的材料，進而促使相鄰材料達到燃點所需的溫度，促使切割繼續(xù)進行。
2激光切割技術在機械制造業(yè)中的應用
在實際應用的過程中，激光切割技術同樣被廣泛應用于機械制造業(yè)中。而機械制造業(yè)應用激光切割技術主要體現(xiàn)在以下幾方面。
2.1激光切割技術零件
在金屬零件加工的過程中，通常都是應用小批量多品種進行代替沖壓。如果批量在5萬以下的情況時，就可以應用激光切割技術來代替，這樣就能夠節(jié)約一定的經(jīng)濟效益。通常情況下，激光切割技術的精度可以達到0.1mm左右。這種精度比應用模具的精度還要高。這種技術應用在機械制造中。美國有家公司就應用激光切割技術對汽車樣車的小批量多品種鋼板零件，且切割效果較為良好。另外，在一些大型的燃氣輪機會熱氣構件、直升飛機葉片等材料以及加工成型的過程中都廣泛的應用了激光切割技術。
2.2激光切割技術應用于模具制造
在機械制造中，激光切割技術應用于模具制造中，主要表現(xiàn)在兩方面。一方面是使用激光切割技術切割鋼板制造疊層模具。應用激光切割鋼板的的時候，通常在鋼板厚度為6mm以下的情況時，就能夠達到很高的.精度。另外一方面是使用薄板疊成的三維成型模具。在應用的過程中使用計算機輔助設計以及計算機輔助制造成形狀漸變的薄板。這種三維立體成型模，可以應用在塑料成型與金屬模鑄造。
2.3非金屬材料制品的激光切割
通常情況下，非金屬材料對激光的吸收率非常高，對切割非常有幫助。如模板激光切割加工、手表寶石打出軸孔、金剛石拉絲磨損后再生等都是非金屬材料制品的激光切割技術應用的典型例子。
3激光切割技術的發(fā)展
最近幾年，激光技術在不斷被應用和發(fā)展的過程中，不斷朝著新的方向發(fā)展。首先，電弧輔助激光切割。激光照射到工件的背面就會產(chǎn)生熱點，促使電弧更為集中。在此過程中，電弧能量能夠提高殘渣的流動性，因而可以加快切割的速度。通常情況下，在切割厚度為4mm的低碳鋼板的過程中，激光功率都會達到1500W，電弧功率達到3000W，在氧氣壓力達到一定量時，切割的速度就會達到52mm/s。其次，水冷敷激光切割技術。這種激光切割技術是在1988年提出來的。切割的過程中采用二氧化碳激光器切割2mm后的鋼板。與此同時，切割的時候水壓一定，光束為1mm的時候，激光切割家水冷卻就能夠達到相應的數(shù)值。最后就是紅紫外線雙波激光切割。這是一種相對而言非常先進的一種加工技術。應用該技術需要產(chǎn)生較大的功率，促使該技術達到良好的切割效果。
4結語
綜上所述，在信息技術快速發(fā)展的過程中，激光切割技術在發(fā)展的過程中也已經(jīng)獲得了廣泛的應用。在激光切割技術更為成熟的過程中，機械制造借行業(yè)應用激光切割技術更能夠體現(xiàn)出廣闊的發(fā)展前景。而激光切割技術在各個行業(yè)應用的過程中將發(fā)展的更成熟。