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再談激光切割機的類型與應用

發布時間:2017/9/5     信息來源:http://www.mediaworksasia.com   作者:激光切割機    0

激光切割是激光加工行業中最重要的一項應用技術。它占整個激光加工業的70%以上。激光切割與其他切割方法相比,最大區別是它具有高速、高精度及高適應性的特點。同時還具有割縫細、熱影響區小、切割麵質量好、切割時無噪聲、切割過程容易實現自動化控製等優點。激光切割板材時,不需要模具,可以替代一些需要采用複雜大型模具的衝切加工方法,能大大縮短生產周期和降低成本。 因此,目前激光切割已廣泛地應用於汽車、機車車輛製造、航空、化工、輕工、電器與電子、石油和冶金等工業部門中。

激光切割機可以分為三種類型,簡單地介紹一下三種激光切割機的優點:

(一)YAG固體激光切割機

YAG固體激光切割機具有價格低、穩定性好的特點,但能量效率低一般<3%,目前產品的輸出功率大多在600W以下,由於輸出能量小,主要用於打孔和點焊及薄板的切割。它的綠色的激光束可在脈衝或連續波的情況下應用,具有波長短、聚光性好適於精密加工特別是在脈衝下進行孔加工最為有效,也可用於切削、焊接和光刻等。YAG固體激光切割機激光器的波長不易被非金屬吸收,故不能切割非金屬材料,且YAG固體激光切割機需要解決的是提高電源的穩定性和壽命,即要研製大容量、長壽命的光泵激勵光源,如采用半導體光泵可使能量效率大幅度地增長。
主要優點:能切割其他激光切割機都無法切割的鋁板[2],銅板以及大多數有色金屬材料,機器采購價格便宜,使用成本低,維護簡單,大部分關鍵技術已被國內企業所掌握,配件價格及維護成本低,且機器操作維護簡單,對工人人員素質要求不高。

主要劣勢及缺點:隻能切割8mm以下的材料,且切割效率相當較低主要市場定位:8mm以下切割,主要針對自用型中小企業和加工要求不是特別高的大多數鈑金製造,家電製造,廚具製造,,裝飾裝潢,廣告等行業用戶,逐步取代線切割,數控衝床,水切割,小功率等離子等傳統加工設備

(二)光纖激光切割機

光纖激光切割機由於它可以通過光纖傳輸,柔性化程度空前提高,故障點少,維護方便,速度奇快,所以在切割4mm以內薄板時光纖切割機有著很大的優勢,但是受固體激光波長的影響它在切割厚板時質量較差。光纖激光器激光切割機的波長為1.06um,不易被非金屬吸收,故不能切割非金屬材料。光纖激光的光電轉化率高達25%以上,在電費消耗、配套冷卻係統等方麵光纖激光的優勢相當明顯。根據國際安全標準,激光危害等級分4級,光纖激光由於波長短對人體由於是眼睛的傷害大,屬於危害最大的一級,出於安全考慮,光纖激光加工需要全封閉的環境。光纖激光切割機作為一種新興的激光技術,普及程度遠遠不如CO2激光切割機。

主要優點:光電轉換率高,電力消耗少,能切割12MM 以內的不鏽鋼板,碳鋼板,是這三種機器中切割薄板速度最快的激光切割機,割縫細小,光斑質量好,可用於精細切割。

主要劣勢及缺點:目前光纖激光器大部分核心關鍵技術都掌握在歐美等國家的一兩個生產廠家手中,所以大部分機器價格昂貴,大部分的機器價格在200萬以上,小功率的也基本在100萬元左右,且配件耗材等相關維護費用極高,切割時由於光纖割縫很細耗氣量巨大(尤其是在氮氣切割時),另外光纖激光切割機很難甚至不能切割鋁板,銅板等高反射材料,且在切割厚板時速度很慢。

主要市場定位:12mm以下切割,尤其是薄板的高精密加工,主要針對對加精度及效率要求極高的廠家,估計伴隨著4000W及以上激光器的出現,光纖激光切割機最終會取代CO2大功率激光切割機的大部分市場。

(三)CO2激光切割機

CO2激光切割機,可以穩定切割20mm以內的碳鋼,10mm以內的不鏽鋼,8mm以下的鋁合金。CO2激光器的波長為10.6um,比較容易被非金屬吸收,可以高質量地切割木材、亞克力、PP、有機玻璃等非金屬材料,但是CO2激光的光電轉化率隻有10%左右。CO2激光切割機在光束出口處裝有噴吹氧氣、壓縮空氣或惰性氣體N2的噴嘴,用以提高切割速度和切口的平整光潔。為了提高電源的穩定性和壽命,對於CO2氣體激光要解決大功率激光器的放電穩定性。根據國際安全標準,激光危害等級分4級,CO2激光屬於危害最小的一級。

了解激光切割機的優點,根據不同的切割目的,來選擇不同的切割方法。

主要優點:功率大,一般功率都在2000-4000W之間,能切割25毫米以內的全尺寸不鏽鋼,碳鋼等常規材料,以及4 mm以內鋁板和60MM以內的亞克力板,木質材料板,PVC板,且在切割薄板時速度很快。另外,由於CO2激光器輸出的是連續激光,其在切割時,是這三種激光切割機中切割斷麵效果最光滑最好的。

主要劣勢及缺點:由於CO2激光器大部分核心關鍵技術都掌握在歐美廠家手中,所以大部分機器價格昂貴,大部分的機器價格在200萬以上,且配件耗材等相關維護費用極高,另外在實際使用用運營成本很高,且切割時耗氣量很大,很難甚至不能切割鋁板,銅板等高反射材料。

主要市場定位:6-25毫米的中厚板切割加工,主要針對大中型企業以及部分純對外加工的激光切割加工企業,但由於其激光器維護耗損大,主機耗電量大等無法克服因素,今年來其市場收到固體激光切割機以及大功率激光切割機的巨大衝擊,市場處於明顯萎縮的狀態,估計經過未來激光器的進一步發展,最終CO2激光切割機將被後兩者所主簿取代。

激光切割機,是上世紀末本世紀初,新興的一種板材加工機械設備。經過國內外近20年的不斷技術更新和工藝發展,激光切割這工藝以及激光切割機設備,正被廣大板材加工企業所熟悉和接受,並以其加工效率高、加工精度高、切割斷麵質量好、可進行三維切割加工等諸多優勢逐步取代等離子切割、水切割、火焰切割、數控衝床等傳統板材加工手段。
經過經二十年的發展,根據激光發生器的不同,目前市麵上激光切割機大致可分為三種:CO2激光切割機,YAG固體激光切割機,光纖激光切割機三種。

激光切割的應用

大多數激光切割機都由數控程序進行控製操作或做成切割機器人。激光切割作為一種精密的加工方法,幾乎可以切割所有的材料,包括薄金屬板的二維切割或三維切割。

在汽車製造領域,小汽車頂窗等空間曲線的切割技術都已經獲得廣泛應用。德國大眾汽車公司用功率為500W的激光器切割形狀複雜的車身薄板及各種曲麵件。在航空航天領域,激光切割技術主要用於特種航空材料的切割,如鈦合金、鋁合金、鎳合金、鉻合金、不鏽鋼、氧化鈹、複合材料、塑料、陶瓷及石英等。用激光切割加工的航空航天零部件有發動機火焰筒、鈦合金薄壁機匣、飛機框架、鈦合金蒙皮、機翼長桁、尾翼壁板、直升機主旋翼、航天飛機陶瓷隔熱瓦等。

 

激光切割成形技術在非金屬材料領域也有著較為廣泛的應用。不僅可以切割硬度高、脆性大的材料,如氮化矽、陶瓷、石英等;還能切割加工柔性材料,如布料、紙張、塑料板、橡膠等,如用激光進行服裝剪裁,可節約衣料10%~12%,提高功效3倍以上。

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