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日本造船業中的激光坡口切割

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

近55年的技術發展,使得造船業中的大量產品和製造工藝得以更新換代,切割是造船行業最關鍵的生產技術之一,近年來激光切割技術在造船業中的應用越來越多。1954年,首次使用火焰切割機進行全氧燃燒修整板材邊緣,這也成為造船業的主要切割器材。這些設備用於日本造船廠之前,已經在歐洲造船廠中使用。

1955年,自動板材打標機被開發出來。1960年,造船業開始使用電子顯影落樣(EMP)設備。輔助的打標過程用來標記切割線、配件線、底線和序列化的工作順序。在歐洲市場,1/10級光學跟蹤全氧燃燒切割機很受歡迎,後來被陸續出口到日本。

1960到1965年代,一家挪威公司發明了一種造船軟件,使得一種CNC控製器可以改裝到現有的光學追蹤機上。該CNC控製器在全球範圍內廣泛應用,英國、德國和法國的切割機製造商也紛紛開始生產CNC切割機。當時,日本的大型造船廠也開始使用軟件和數控切割機。由於采用進口機械的造船廠對機器的精確性和耐用性的要求越來越高,1966年Koike公司開發出了日本第一台數控切割機。

1970年,粉末標記——一種全氧燃燒的加工工藝,通過在切割板上噴塗融化的粉末(主要是鋅)製作出切割線;這一通過機械加工製作切割線的工藝逐漸取代了衝壓記號。同時帶有自動旋轉切割頭的全氧燃燒坡口切割單元被開發出來,並被裝配到數控切割機。1973年之前,用於標線的特種機械被采用,以滿足造船廠和建橋者的需求。

1975年左右,東德研發出了一種空氣等離子切割係統,並被幾家造船廠采用。研發此項技術的目的旨在改善熱變形。然而,切割邊緣處氮化物的形成對亞弧焊接過程造成了影響。

世界上的首個空氣等離子切割係統由Koike公司在1981年研發出來,並運用到造船過程中,其中搭載了一種全新設計的等離子體煙氣收集器。這是很有必要的,因為在一個長軌係統,很難清除煙氣;相反,當把煙氣收集器安裝到切割頭運動係統中,煙氣在切割點便能被清除。

第一台數控氧氣等離子坡口切割機在1983年才被一些大型的造船廠采用。後來數控等離子坡口切割機成為了造船業的主流。直至1987年,市麵上才有噴墨打標設備,安裝在數控線打標機,配備自動旋轉的打標頭。這項技術被很多船廠和橋梁建設商采納,因為它非常靈活,能從各個角度打標。

1990年橋梁建築行業開始采用3千瓦的框架式CO2激光切割機。在造船業,采用激光切割機要追溯到1995年,由於需要切割更厚的鋼板,造船業最終采用了6千瓦的CO2激光切割機。

1997年激光坡口切割機研發成功,並被意大利的一家造船廠所采用。采用等離子切割技術,切割斜邊緣帶平板的Y型坡口,在1997年開始在造船廠使用。Y斜麵通過利用兩個等離子體炬來完成,一個用於直線切割,一個用於斜麵切割。造船廠一般在同一個機器上配備兩到四套該設備。

5千瓦的龍門式CO2激光切割機在2002年日本國際焊接展中展出,到2006年才開始被一些造船廠采用。2005年,造船廠開始用特製的數控噴墨打標機,以便在最短的時間內在整塊鋼板上完成信息的印刷作業。該設備是和日本主要造船廠一起開發的。

切割在造船廠中的應用

典型的造船廠中,生產工序是從打標鋼板開始的,接著是切割船身和內部結構,最後是船舶整體建造。用於標記流程的鋼板印刷係統包括特種機械,用來一次性印刷整個大鋼板。數控全氧燃燒切割機/等離子切割機和激光切割機,門式切割機和便攜式切割機都會用於切割過程。加熱炬和便攜式焊接機將用於總裝/焊接過程,盧格刀(用於鉤吊在後麵會被移走的大型結構)將用於最後精整工序。此外,還有用於角鐵切割或切割孔洞的打標/切割機。

在所有運用於造船業的設備之中,CO2激光切割機享有很高的聲譽,因為他們減少了勞動力,減少了焊接成本和時間,減少了切割之後的二次加工。最初,人們以為激光切割將很難用在造船業中,因為斜麵切割的要求很多,也很複雜。最終,等離子切割機、製造機械、磨床在很多作業中也被采用。最近這一現象有所改觀,因為開發出來了多種不同的切割程序,配有一個激光坡口切割炬和自帶的編程係統。激光坡口切割能夠實現高精確度、高附加值,也能減少切割後續的生產時間和成本,比如在總裝和焊接中。

激光切割的優勢

激光切割的縫寬度為等離子切割的1/8,零件尺寸可以允許最大+/-1毫米的熱變形。這樣,激光切割部件對後續的總成裝備和焊接步驟更有利,減少了接縫的調試時間和焊接的失誤。在船廠,焊藥銅板背襯單側子弧焊越來越受歡迎,焊接過程中需要高度精確的Y斜切尺寸,而這很難用等離子Y斜切來完成。

所有Koike式激光切割機都在一個軌道係統中運行。因此,他們能夠切割大型的鋼板。該機器也用來在一個加工步驟中切割不同的鋼板,而不需改變噴嘴或對焦鏡頭,即使鋼板厚度不一,也不受影響。這一特性使得機器能長時間自動運行,包括夜間作業,也能保持穩定和安全。當機器能夠自動運行,與等離子切割機相比,便減少了勞工成本。

在激光切割過程中的重要一環就是金屬的質量,特別是在切割鋼板中,表麵情況是很重要的。當鋼板覆上了黑色水垢和鐵鏽,將會產生不穩定的切割效果,因為用戶在加工過程中要注意盡量避免類似情況的發生。近來,多采用高強度板鋼板,以減少最終產品的重量;這同樣也會對最終的切割效果產生影響。富鋅預塗板被用在造船時,表麵塗層必須小於20微米。表麵塗層過厚會對切割質量產生影響。6kW功率的CO2激光切割機被用於直線切割30毫米厚的鋼板,即便如此,製造商也要了解到,材料和鋼板的條件會直接影響切割效果。

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