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钣金加工中新型激光技术的分析应用
2016-11-29  来源: 中国电子科技集团公司第三十三研究所   作者:郑瑾

     

       摘要:具体介绍了激光技术的概念、激光技术的特点以及激光技术在钣金加工过程中的技术种类,包括激光切割技术、激光打孔技术、激光焊接技术、激光刻蚀技术以及激光成型技术等。

 

      关键词:钣金;加工;激光技术;种类


     
       引言
   
      传统的钣金工艺加工方法大多为剪板、折弯以及冲裁等,因为这些方法在钣金加工过程中都要使用模具,所以每当生产一件产品就需要配置不少于几十套的模具,这不仅不利于钣金工艺的精确加工以及变更,而且会增加钣金工艺生产过程中使用的时间和金钱,使生产效率明显降低。当今社会,市场的竞争压力越来越大,原有的钣金加工方法已经不能够满足生产加工的需要,需要进行创新寻找一种新的方法来促进钣金工艺的发展。激光加工技术作为一种新的技术,生产的过程中不再需要传统的模具,如果将激光技术引进钣金工艺的生产中去,就可以减少模具的使用量,从而减少生产时间和生产成本,提高产品的质量和精确度,促进钣金工艺的发展。
  


      1 、钣金加工中激光技术的概述
   
      在钣金工艺生产中,激光作为一种相干光拥有很多独特的特点,例如,激光拥有非常高的亮度和非常优越的单色性能以及非常优秀的方向性和很大的能量密度,激光拥有的这些特点让它在切割、打孔、治疗、焊接、打标、热处理、成像、涂敷以及快速成型方面都具有很大的发展潜力。激光技术应用到钣金工艺加工中,不仅可以缩短钣金工艺加工的周期和精度,而且还可以减少对模具的使用量,所以,激光技术在钣金工艺加工的过程中被广泛的应用。
  


      2 、钣金工艺中激光加工技术的特点
   
      激光作为一种相干光源具有很多独特的特点,激光的单色性和平行性都非常好,并且激光还具有良好的方向性和极大的能量密度。激光技术的光在被加工的材料某一点聚集时就会迅速转换为热能,产生的温度高达10 000℃,不管是多么坚硬的材料,在激光的照射下达到熔点的瞬间就会被熔化,然后随着温度的不断升高直至达到沸点,最终导致材料汽化形成小孔,被汽化的材料经过蒸发不会留下一点残余痕迹。总而言之,通过激光对材料进行加工,就是利用被加工材料某一部分的温度突然增加,经过持续的升温而发生液化,直至汽化蒸发产生空隙。
 
      传统的钣金加工工艺要想完成零件加工是十分困难甚至是无法做到的,但是激光加工技术可以做到这一点。钣金工艺加工过程中,想要钻很多个大小不一样的孔在体积较大的箱体结构内时,激光加工技术就会克服传统的钣金加工技而轻松的做到完成这一任务。并且,激光加工技术还可以超越传统的钣金加工技术在较短的时间内连续不断的加工很多精确度更高、市场竞争力更强的的零件。

      在进行二维平面加工时,比如使用激光切割机进行切割时,切割机进行切割的头部位置是可以转动的,而工件是相对固定的,这样在加工的过程中就可以防止死角的出现,不仅可以对加工设备进行简化,还可以提高对钣金加工材料的使用率。钣金工艺加工过程中的激光加工设备是通过计算机系统进行综合的控制而完成的,并不是靠设备模型、控制零件以及对加工的路线进行改变而完成加工的。所以,使用激光加工技术就不会磨损刀具,使模具变形等,通过数控完成加工反而会提高钣金工艺的质量和精确度。


  
      3 、钣金工艺中激光加工技术的类型
 
      3.1 钣金T艺中激光切割技术的应用
    
      所谓的激光切割技术,就是使用二氧化碳以及YAG等激光器进行二维或者是三维的切割加工,精确度非常高。钣金工艺中激光技术拥有不一样的激光源功率,从5 W到5 000 W的激光源功率都拥有相应的产品,在钣金工艺中主要是使用100 W到1 500 w功率的激光切割技术。单模振荡模式的激光技术源输出的功率不足1 500 W,它只能切割0.2 mm的宽度,用这种功率的激光源切割出来的钣金工艺非常的平整干净。多模振荡模式的激光技术源输出的功率大于1 500 w,它相比较单模振荡模式的激光源来说可以切割1 mm的宽度,但是切割的结果是会有一小部分的残余物质,并不是那么的平整干净。以上说的是针对相对较薄的板进行激光切割,如果是切割厚板,就需要采用一定的辅助气体,例如氮气、氧气以及空气等。这几种气体相比较而言,氧气在用较快的速度切割厚度较大的板时比较适用,而氮气的功能是防止材料的切割面发生氧化。同时,激光切割技术中的特定可以为激光器和模型提供一定的加工信息和参数,可以用较快的速度完成精确度高的生产加工,促进激光切割技术自动化的实现。
 
      更重要的是,使用激光切割技术不需要使用传统的模具,从而降低了钣金工艺的生产成本并减少了生产周期。
 
      3.2 钣金T艺中激光打孑L技术的应用
 
      在钣金工艺加工过程中,打孑L工艺是最早使用激光技术进行的。钣金工艺中的激光打孔技术所用的激光主要是脉冲激光,这种激光类型具有较高的能量密度,而且加工时间较短,不管是那拥有一定的角度或者是加工的材料比较薄的小孔,还是拥有较强硬度或者材料比较脆软的深度大的小孔都比较适合使用脉冲激光。对燃气轮机内的燃烧器进行打孔,可以进行激光打孑L的材料主要有哈斯特洛依基合金、镍铬铁合金以及不锈钢等。在现实工作中,因为钣金工艺激光打孔技术几乎不受力学的影响,所以能够比较容易的实现自动化激光打孔。
 
      3.3 钣金丁艺中激光焊接技术的应用
 
      激光焊接技术在钣金工艺的激光加工技术中占有重要的地位,它主要分为两种焊接技术,一种是大功率连续焊接技术,一种是脉冲焊接技术。激光焊接技术可以帮助单焊缝获得激光源的大密度能量,焊缝经过快速的焊接并不会因为受热而发生较大的变形,因为焊接拥有较高质量性能的接头和可以控制的焊接尺寸。在使用激光焊接技术时,如果使用规定好的透镜、速度以及功率,则加工材料受热的效率就会受到透镜的焦平面和进行激光焊接材料位置的影响,所以,在进行激光焊接时,都会使得进行焊接的材料比激光透镜的焦平面高。
 
     激光焊接技术可以焊接0.1 mm到10 mm的铝铜钛合金材料以及不锈钢材料的板材,在焊接的过程中,需要工作人员的积极配合,使用科学有效的焊接技术进行焊接。
 
      3.4 钣金T艺中激光刻蚀技术的应用
 
      激光刻蚀技术因为自身拥有的特性,在钣金工艺加工过程中被广泛的应用于加工制造、科研以及测绘等众多的领域。激光刻蚀技术灵活性高,比较高效节能和环保,并且激光技术在应用的过程中非常的简便。要想进行一定的激光刻蚀,只需要将需要的参数和程序在系统中进行设置就可以,生产的结果也是高效无污染的,非常符合实际的需要。
 
      3.5 钣金T.艺中激光成型技术的应用
 
      所谓的激光成型技术就是通过利用激光源对材料进行照射,使加工材料受热变形。它主要包括弯曲成型和冲击成型技术两种。不仅可以对弯曲的或者是球形的材料进行加工,还可以对凹凸不平的材料进行加工,极大的促进了激光加工技术的发展进步。


  
      4 、结语
   
      随着经济的发展和科技的进步,激光加工技术已经获得了巨大的进步,它自身具有的高效、节能、环保等优点,很好的促进了钣金工艺加工技术的进步,逐渐得到钣金工艺的认可并引用其中,得到了广泛的应用。但是,市场是处于不断发展中的,激光加工技术要想得到全面的推广应用还是面l临着很大的考验,需要激光加工技术能够不断的创新,满足市场发展的需要,在理论和加工设备方面进一步的创新,促进激光加工技术的进一步发展进步。

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