激光切割技術(shù)論文(激光切割技術(shù)在機(jī)械制造中的應(yīng)用論文)
激光切割技術(shù)論文
激光切割技術(shù)論文
激光切割技術(shù)論文【1】
[摘 要]隨著我國(guó)技術(shù)的發(fā)展，激光切割技術(shù)得到不斷發(fā)展，應(yīng)用范圍日益廣泛。
本文主要是對(duì)激光切割技術(shù)的涵義、優(yōu)點(diǎn)，國(guó)內(nèi)外的發(fā)展現(xiàn)狀及其數(shù)控激光切割技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行分析論述，希望能夠更好地了解應(yīng)用激光切割技術(shù)。
[關(guān)鍵詞]激光;激光技術(shù);發(fā)展趨勢(shì)
激光技術(shù)是20世紀(jì)偉大的發(fā)明之一，自1960年第一臺(tái)激光器問世以來，固體激光器、氣體激光器、半導(dǎo)體激光器以及準(zhǔn)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(diǎn)使得激光廣泛地應(yīng)用于各類機(jī)械加工領(lǐng)域，如激光切割、焊接、激光淬火、激光打標(biāo)等等，而激光切割被認(rèn)為是激光技術(shù)應(yīng)用中最成熟的工藝。
下文將對(duì)激光切割技術(shù)的相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行詳細(xì)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(xiàng)應(yīng)用技術(shù)，也是激光加工中應(yīng)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(shí)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(duì)運(yùn)動(dòng)，從而形成一定形狀的切縫。
激光切割技術(shù)經(jīng)過近幾年的發(fā)展，廣泛應(yīng)用于汽車、機(jī)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(diǎn)
激光切割技術(shù)具有以下優(yōu)點(diǎn)：
第一，精度高：定位精度0.05mm，重復(fù)定位精度0.02mm。
第二，切縫窄：激光束聚焦成很小的光點(diǎn)，使焦點(diǎn)處達(dá)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(duì)線性移動(dòng)，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(wú)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(dá)10m/min，最大定位速度可達(dá)70m/min，比線切割的速度快很多。
第五，切割質(zhì)量好：無(wú)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(shí)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(huì)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(duì)鋼板、不銹鋼、鋁合金板、硬質(zhì)合金等進(jìn)行加工，不管什么樣的硬度，都可以進(jìn)行無(wú)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(duì)非金屬進(jìn)行切割加工：如塑料、木材、PVC、皮革、紡織品和有機(jī)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(wú)須修理模具，節(jié)約更換模具時(shí)間，從而節(jié)省了加工費(fèi)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(jìn)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(jié)構(gòu)不確定、隨時(shí)會(huì)改動(dòng)，根本不能出模具，激光切割機(jī)大大縮短了新產(chǎn)品制造周期，減少了模具投入。
二、國(guó)內(nèi)外激光切割技術(shù)的現(xiàn)狀
激光切割是激光加工中應(yīng)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(jī)2萬(wàn)多臺(tái)，約占全球激光加工機(jī)總量的1/3，其中80%為激光切割設(shè)備。
據(jù)統(tǒng)計(jì)，自1995年以來，CO2激光切割機(jī)的年生產(chǎn)量已超過500臺(tái)左右，其中YAG激光切割機(jī)100多臺(tái)。
而我國(guó)至今卻只有600多臺(tái)套激光切割機(jī)在使用中。
因此，在我國(guó)，激光切割技術(shù)的推廣和應(yīng)用潛力很大。
隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)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(lǐng)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(shù)的發(fā)展前景
1.高速、高精度激光切割機(jī)及切割工藝
我國(guó)的數(shù)控激光切割機(jī)生產(chǎn)，經(jīng)過近20年的發(fā)展已取得了很大成就。
但與國(guó)外先進(jìn)產(chǎn)品相比，還有較大差距，主要表現(xiàn)在切割機(jī)的運(yùn)行速度低，動(dòng)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(jìn)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(jī)，以滿足國(guó)內(nèi)日益增長(zhǎng)的生產(chǎn)需要，數(shù)控激光割機(jī)應(yīng)具備專用切割工藝參數(shù)，配有激光專用自動(dòng)編程系統(tǒng)及自動(dòng)排料、套料系統(tǒng)，減少編程時(shí)間，提高板材利用率。
數(shù)控激光切割機(jī)如安裝交換工作臺(tái)，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(shù)的應(yīng)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(jìn)和激光切割技術(shù)進(jìn)步，使厚板激光切割技術(shù)的應(yīng)用逐漸增加，同時(shí)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(shì)正迅速增長(zhǎng)，激光切割正從輕工業(yè)的鈑金加工業(yè)向建筑機(jī)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(jī)及其應(yīng)用領(lǐng)域
工藝技術(shù)三維數(shù)控激光切割機(jī)主要應(yīng)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(diǎn)是：床身剛性好、加工范圍大;龍門式結(jié)構(gòu)能實(shí)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(yùn)動(dòng)，且能進(jìn)行C軸旋轉(zhuǎn).數(shù)控系統(tǒng)采用5軸或6軸聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)，具有空間立體編程簡(jiǎn)單、操作方便和可靠性高的特點(diǎn)。
目前國(guó)內(nèi)企業(yè)對(duì)三維激光切割機(jī)已經(jīng)有需求，隨著市場(chǎng)和經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，在汽車、航空、機(jī)車及工程機(jī)械等行業(yè)對(duì)三維激光切割機(jī)的需求將會(huì)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(jī)，將使我國(guó)激光切割機(jī)的水平大大提高一步。
4.數(shù)控激光切割技術(shù)在農(nóng)機(jī)制造中的應(yīng)用
農(nóng)業(yè)機(jī)械種類繁多，更新?lián)Q代迅速，新產(chǎn)品研制周期長(zhǎng)，而且多數(shù)種類的產(chǎn)品都屬于小批量生產(chǎn)，農(nóng)機(jī)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(jī)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(gè)大型的農(nóng)機(jī)生產(chǎn)廠家用于模具存放的庫(kù)房就近300m2，由此可見，農(nóng)機(jī)部件的加工如果仍然停留在傳統(tǒng)的方式，將嚴(yán)重制約產(chǎn)品的快速更新?lián)Q代與技術(shù)開發(fā)，而數(shù)控激光切割技術(shù)的柔性加工優(yōu)勢(shì)就體現(xiàn)出來了。
四、結(jié)束語(yǔ)
隨著裝備制造業(yè)的快速發(fā)展，我國(guó)數(shù)控激光切割成套設(shè)備已進(jìn)入快速增長(zhǎng)期，年增長(zhǎng)率達(dá)50%以上。
應(yīng)用行業(yè)包括：汽車、船舶、航空、核工業(yè)、機(jī)械制造、鋼鐵、紡織、石油、激光加工中心等。
在2006年全國(guó)激光加工學(xué)術(shù)年會(huì)上，專家們認(rèn)為：到“十一五”末期，我國(guó)每年至少需要1500多臺(tái)套高功率數(shù)控激光切割機(jī)，到“十二五”末期，我國(guó)高功率數(shù)控激光切割機(jī)市場(chǎng)需求量將達(dá)到10000臺(tái)套，其中除了通用的激光切割機(jī)之外，對(duì)高速高精度激光切割機(jī)、大幅面厚板激光切割機(jī)、三維立體數(shù)控激光切割機(jī)、航天航空用有色金屬激光器切割機(jī)等高性能激光切割系統(tǒng)的'需求也與日俱增。
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激光切割技術(shù)現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)【2】
摘要：介紹了激光切割技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)，提出了該技術(shù)的發(fā)展日標(biāo)及需要解決的技術(shù)問題。
關(guān)鍵詞：激光切割機(jī) 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(xiàng)應(yīng)用技術(shù)，也是激光加工中應(yīng)用最早、使用最多的加工方法。
它占整個(gè)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(yīng)性的特點(diǎn)。
同時(shí)還具有割縫細(xì)、熱影響區(qū)小、切割面質(zhì)量好、切割時(shí)無(wú)噪聲、切縫邊緣垂直度好、切邊光滑、切割過程容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制等優(yōu)點(diǎn)。
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(fù)合材料等。
激光切割板材時(shí)，不需要模具，可以替代一些需要采用復(fù)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(yīng)用于汽車、機(jī)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(shù)發(fā)展很快，國(guó)際上每年都以15%一20%的速度增長(zhǎng)。
一、概述國(guó)內(nèi)外激光切割應(yīng)用現(xiàn)狀
激光切割是激光加工中應(yīng)用最早、使用最多的加工方法。
激光切割技術(shù)在機(jī)械制造中的應(yīng)用論文
激光切割技術(shù)在機(jī)械制造中的應(yīng)用論文
1激光切割技術(shù)的發(fā)展
雖然激光切割技術(shù)先進(jìn)的應(yīng)用范圍非常廣泛，應(yīng)用技術(shù)較為成熟，但是追本溯源就會(huì)發(fā)現(xiàn)激光切割技術(shù)經(jīng)歷了一個(gè)漫長(zhǎng)的發(fā)展歷程。首先，汽化切割。在應(yīng)用汽化切割的過程中，激光切割技術(shù)的功率必須達(dá)到108W/cm2。在此次加工操作的過程中，加工部件會(huì)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(huì)在照射的過程中反射出去。這樣就能夠促使加工件表面達(dá)到沸騰所需的溫度。隨后沸騰會(huì)將工件的表面形成一定狀態(tài)的鑰匙孔。與此同時(shí)，加工件在氧化等因素的影響下，被吸收的激光束功率會(huì)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(shù)較長(zhǎng)應(yīng)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(shù)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(shù)產(chǎn)生的融化物并不是由汽化過程進(jìn)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(huì)有吸收和反射的問題產(chǎn)生。這種激光切割技術(shù)主要應(yīng)用在能夠與氧產(chǎn)生放熱反應(yīng)的材料，如鋁等。最后，反應(yīng)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(jìn)而促使相鄰材料達(dá)到燃點(diǎn)所需的溫度，促使切割繼續(xù)進(jìn)行。
2激光切割技術(shù)在機(jī)械制造業(yè)中的應(yīng)用
在實(shí)際應(yīng)用的過程中，激光切割技術(shù)同樣被廣泛應(yīng)用于機(jī)械制造業(yè)中。而機(jī)械制造業(yè)應(yīng)用激光切割技術(shù)主要體現(xiàn)在以下幾方面。
2.1激光切割技術(shù)零件
在金屬零件加工的過程中，通常都是應(yīng)用小批量多品種進(jìn)行代替沖壓。如果批量在5萬(wàn)以下的情況時(shí)，就可以應(yīng)用激光切割技術(shù)來代替，這樣就能夠節(jié)約一定的經(jīng)濟(jì)效益。通常情況下，激光切割技術(shù)的精度可以達(dá)到0.1mm左右。這種精度比應(yīng)用模具的精度還要高。這種技術(shù)應(yīng)用在機(jī)械制造中。美國(guó)有家公司就應(yīng)用激光切割技術(shù)對(duì)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?xì)廨啓C(jī)會(huì)熱氣構(gòu)件、直升飛機(jī)葉片等材料以及加工成型的過程中都廣泛的應(yīng)用了激光切割技術(shù)。
2.2激光切割技術(shù)應(yīng)用于模具制造
在機(jī)械制造中，激光切割技術(shù)應(yīng)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(shù)切割鋼板制造疊層模具。應(yīng)用激光切割鋼板的的時(shí)候，通常在鋼板厚度為6mm以下的情況時(shí)，就能夠達(dá)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(yīng)用的過程中使用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)以及計(jì)算機(jī)輔助制造成形狀漸變的薄板。這種三維立體成型模，可以應(yīng)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(duì)激光的吸收率非常高，對(duì)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(shù)應(yīng)用的典型例子。
3激光切割技術(shù)的發(fā)展
最近幾年，激光技術(shù)在不斷被應(yīng)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(huì)產(chǎn)生熱點(diǎn)，促使電弧更為集中。在此過程中，電弧能量能夠提高殘?jiān)牧鲃?dòng)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(huì)達(dá)到1500W，電弧功率達(dá)到3000W，在氧氣壓力達(dá)到一定量時(shí)，切割的速度就會(huì)達(dá)到52mm/s。其次，水冷敷激光切割技術(shù)。這種激光切割技術(shù)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(shí)，切割的時(shí)候水壓一定，光束為1mm的時(shí)候，激光切割家水冷卻就能夠達(dá)到相應(yīng)的數(shù)值。最后就是紅紫外線雙波激光切割。這是一種相對(duì)而言非常先進(jìn)的一種加工技術(shù)。應(yīng)用該技術(shù)需要產(chǎn)生較大的功率，促使該技術(shù)達(dá)到良好的切割效果。
4結(jié)語(yǔ)
綜上所述，在信息技術(shù)快速發(fā)展的過程中，激光切割技術(shù)在發(fā)展的過程中也已經(jīng)獲得了廣泛的應(yīng)用。在激光切割技術(shù)更為成熟的過程中，機(jī)械制造借行業(yè)應(yīng)用激光切割技術(shù)更能夠體現(xiàn)出廣闊的發(fā)展前景。而激光切割技術(shù)在各個(gè)行業(yè)應(yīng)用的過程中將發(fā)展的更成熟。