激光切割機在鐵板切割中的應用

激光切割是一種高能量密度可控性好的無(wú)接觸加工。它將激光束聚焦成最小直徑可小于0.1mm的光點(diǎn)，使焦點(diǎn)處的功率密度可超過(guò)107W～108W/㎝2，被照射的材料很快被加熱至汽化溫度，蒸發(fā)形成小孔。隨著(zhù)光束與材料相對線(xiàn)性移動(dòng)，使小孔連續形成寬度約0.1mm的切縫。切割時(shí)還加與被切材料相適應的輔助性氣體，以加速材料的熔化、吹走熔渣或保護切縫不被氧化。

許多金屬材料，不管它有什么樣的硬度，都可以用激光進(jìn)行無(wú)變形的切割。大多數有機與無(wú)機材料都可以用激光切割。常用的工程材料中，除銅材外，包括碳鋼、不銹鋼、合金鋼、鋁及鋁合金、鈦及鈦合金以及大多數鎳合金等都可以實(shí)施激光切割。

與傳統的板材切割方式相比，激光切割有明顯的優(yōu)勢。它切割速度快，生產(chǎn)效率高；切割質(zhì)量好、切縫窄；材料適應性好，無(wú)刀具磨損；不管是簡(jiǎn)單還是復雜零件，都可以用激光一次精密快速成形切割；自動(dòng)化程度高、操作簡(jiǎn)單、勞動(dòng)強度低，沒(méi)有污染；生產(chǎn)成本低，經(jīng)濟效益好；該技術(shù)的有效生命周期長(cháng)。

激光切割與常規加工方法相比，同樣具有明顯的優(yōu)勢。在熱切割方法中，氧可燃燒（如乙炔）切割和等離子切割都不能像激光束那樣集中能量于一個(gè)極小區域，結果導致切口寬、熱影響區大和較明顯的工件變形。氧一可燃燒切割設備小、投資少，可切割厚達1m的鋼板，是很靈活的切割工具，主要用來(lái)切割低碳鋼。但是由于它熱影響區大、切割速度低，切口呈現嚴重的鋸齒狀和波折狀。因此，它很少被選用于切割20mm以下厚度且要求尺寸精確的材料。等離子切割與激光切割速度相仿，明顯高于乙炔火焰切割。但其切割能量較低，切邊頂部呈圓頭狀，切邊明顯起波形。在操作中，還要防止由電弧產(chǎn)生的紫外線(xiàn)輻射對操作者帶來(lái)的傷害。與激光切割相比，等離子切割略勝一籌之處在于：它較適合切割較厚鋼板和對光束反射率高的鋁合金等。但是，激光能切割非金屬，而其他熱切割方法則不能。在機械沖壓加工方式中，采用模沖方法生產(chǎn)大批量零件，具有零件成本低、生產(chǎn)周期短的優(yōu)勢，但這種方法對設計上的變化較難適應，設備專(zhuān)用、制造周期長(cháng)、造價(jià)高。對中小規模的企業(yè)來(lái)說(shuō)，激光切割的特長(cháng)就會(huì )充分顯示。激光切割便于工件緊密編排套裁，比起每個(gè)工件周?chē)桀A留較多材料余量的模沖更節約材料。對于需要分段沖切的大而復雜的零件，就需要用沖床沖切，導致切邊呈許多小貝殼狀刃口，產(chǎn)生大量邊角余料。對于薄金屬采用鋸切方式，其切割速度比激光切割慢很多。而且，激光作為一種靈活的無(wú)接觸、仿形切割工具，可以從材料任何一點(diǎn)開(kāi)始向任何方向切割，這一點(diǎn)對鋸切來(lái)說(shuō)，是望洋興嘆的。采用電火花或線(xiàn)切割等方法用于堅硬材料的精細加工，雖然切口較平整，但切割速度要比激光切割慢幾個(gè)數量級。水切割雖然可以切割許多非金屬材料，但運行費用較高。

激光切割適用于在鋼鐵行業(yè)建立“板材配送中心”，根據使用（用戶(hù)）的需求提供免后續切割加工的產(chǎn)品，并作出計算機放料，實(shí)現兩維、三維的任意切割，以最大限度的節約材料和耗材，實(shí)現鋼廠(chǎng)和客戶(hù)的雙贏(yíng)。

由于國內汽車(chē)、石油、紡織機械、農田機械、機動(dòng)車(chē)輛、航空航天等大型企業(yè)的技術(shù)改造力度加大，軍工企業(yè)投入加大，以及鈑金、電器、電梯等中小企業(yè)的規模和產(chǎn)品升級加快，使中國切割機應用市場(chǎng)進(jìn)入了一個(gè)快速增長(cháng)期。僅2000年和2001年，國內就引進(jìn)了100多套大型切割設備。據統計，近年來(lái)年均遞增率達25％。這種發(fā)展速度昭示中國的鋼鐵企業(yè)，建立跨行業(yè)、跨地區的激光加工中心，將是使投資獲得高回報的良好商機。

實(shí)際上，建立激光加工中心，在西方工業(yè)發(fā)達國家已形成一股潮流。由于激光加工效率高，過(guò)去往往需要十幾道工序才能完成的工件，用激光切割一道工序就可以完成。一方面，許多中小型企業(yè)自身的加工量不能充分利用激光加工設備的能力；另一方面，激光加工設備的投入又較大。在這種情況下，中小企業(yè)自身購買(mǎi)激光加工設備就會(huì )帶來(lái)一定的浪費?；谶@種情況，目前西方工業(yè)發(fā)達國家就應運而生出3000多家對外承擔加工任務(wù)的Job?鄄shops。美國的汽車(chē)城旁就有200多臺激光切割機。就是我國臺灣省臺中縣也有80多臺。因此，盡快在我國各主要城市推廣加工中心的模式，對大力推廣激光加工應用，有著(zhù)非常重要的意義。

對鋼鐵企業(yè)而言，建立激光加工板材配送中心，具有獨特的優(yōu)勢。首先，自產(chǎn)的板材規模多、品種全，整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程節約了大量的輔助時(shí)間和成本；其次，作為國家重點(diǎn)的板材生產(chǎn)和銷(xiāo)售基地，多年來(lái)建立了廣泛的銷(xiāo)售渠道、客戶(hù)關(guān)系和銷(xiāo)售網(wǎng)絡(luò )；對小批量、多品種需求的用戶(hù)，可直接提供激光精密加工后的成品，延長(cháng)了產(chǎn)品的服務(wù)鏈，產(chǎn)生了二次效益；切割廢料可快速回收再利用；同時(shí)，減少了中間運輸環(huán)節，節約成本，實(shí)現了利潤的最大化。而在這一切的背后，華工激光能提供長(cháng)久的、強有力的技術(shù)保障。