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激光切割

激光切割

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激光切割原理

机械自动化类 鑫心新的赎罪 2017-01-06 11:12 发表了文章 来自相关话题

 

      
 激光束聚焦成很小的光点其最小直径可小于0.1mm),使焦点处达到很高的功率密度可超过106W/cm2)。这时光束输入(由光能转换)的热量远远超过被材料反射、传导或扩散部分,材料很快加热至汽化湿度,蒸发形成孔洞。随着光束与材料相对线性移动,使孔洞连续形成宽度很窄(如0.1mm左右)的切缝。切边热影 查看全部
 

      
 激光束聚焦成很小的光点其最小直径可小于0.1mm),使焦点处达到很高的功率密度可超过106W/cm2)。这时光束输入(由光能转换)的热量远远超过被材料反射、传导或扩散部分,材料很快加热至汽化湿度,蒸发形成孔洞。随着光束与材料相对线性移动,使孔洞连续形成宽度很窄(如0.1mm左右)的切缝。切边热影
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激光切割机该怎么日常维护?

机械自动化类 萤火虫 2016-11-01 09:58 回复了问题 • 4 人关注 来自相关话题

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激光切割的材料有哪些?

机械自动化类 其中之一 2016-08-03 14:13 回复了问题 • 3 人关注 来自相关话题 产生赞赏:¥5.00

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激光切割尼龙件的条件

机械自动化类 其中之一 2016-06-13 11:10 回复了问题 • 5 人关注 来自相关话题 产生赞赏:¥100.00

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这种激光切割,编程的技术难点是什么?

智能制造类 我来了 2016-06-07 12:33 回复了问题 • 4 人关注 来自相关话题

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激光加工技术在工程机械制造中的应用!

机械自动化类 爽歪歪 2016-06-06 14:14 发表了文章 来自相关话题

人类文明进步的历史,总是与制造技术的发展与进步紧密联系在一起的。大功率激光以“光能源”和“光工具”作为新加工手段应用于材料加工,引领制造加工技术进入激光制造的时代,提升了传统制造业的技术水平,带来了产品设计、制造工艺和生产观念的巨大变革,并正在引发一场制造技术的革命。

激光制造技术可以完善地解决不同材料的加工、成型 查看全部
人类文明进步的历史,总是与制造技术的发展与进步紧密联系在一起的。大功率激光以“光能源”和“光工具”作为新加工手段应用于材料加工,引领制造加工技术进入激光制造的时代,提升了传统制造业的技术水平,带来了产品设计、制造工艺和生产观念的巨大变革,并正在引发一场制造技术的革命。

激光制造技术可以完善地解决不同材料的加工、成型
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其中之一

其中之一 回答了问题 • 2016-06-13 11:10 • 2 个回复 不感兴趣

激光切割尼龙件的条件

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尼龙为韧性角状半透明或乳白色结晶性树脂,
特性:
具有很高的机械强度,软化点高,耐热,磨擦系数低,耐磨损,自润滑性,吸震性和消音性,耐油,耐弱酸,耐碱和一般溶剂,电绝缘性好,有自熄性,无毒,无臭,耐候性好,染色性差.缺点是吸水性大,影响尺寸稳定性和电性能,纤维... 显示全部 »
尼龙为韧性角状半透明或乳白色结晶性树脂,
特性:
具有很高的机械强度,软化点高,耐热,磨擦系数低,耐磨损,自润滑性,吸震性和消音性,耐油,耐弱酸,耐碱和一般溶剂,电绝缘性好,有自熄性,无毒,无臭,耐候性好,染色性差.缺点是吸水性大,影响尺寸稳定性和电性能,纤维增强可降低树脂吸水率,使其能在高温、高湿下工作.尼龙与玻璃纤维亲合性十分良好.
尼龙中尼龙66的硬度、刚性最高,但韧性最差.各种尼龙按韧性大小排序为:PA66<PA66/6<PA6<PA610<PA11<PA12.
尼龙的燃烧性为UL94v-2级,氧指数为24-28,尼龙的分解温度>299℃,在449~499℃时会发生自燃.尼龙的熔体流动性好,故制品壁厚可小到1mm
 
我不知道激光切割瞬间温度是多少?表面温度是多少? 对于流动性较强的耐高温500度的尼龙,在激光切割时会燃烧,
我没有做过用激光切割尼龙;碰到尼龙材料在传统加工中也是常规做法; 这个题目不知道切割尼龙材料的厚度是多少?
切割厚度跟激光功率有关系,跟切割时间,等等
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激光切割机该怎么日常维护?

机械自动化类 萤火虫 2016-11-01 09:58 回复了问题 • 4 人关注 来自相关话题

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激光切割的材料有哪些?

机械自动化类 其中之一 2016-08-03 14:13 回复了问题 • 3 人关注 来自相关话题 产生赞赏:¥5.00

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激光切割尼龙件的条件

机械自动化类 其中之一 2016-06-13 11:10 回复了问题 • 5 人关注 来自相关话题 产生赞赏:¥100.00

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这种激光切割,编程的技术难点是什么?

智能制造类 我来了 2016-06-07 12:33 回复了问题 • 4 人关注 来自相关话题

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激光切割原理

机械自动化类 鑫心新的赎罪 2017-01-06 11:12 发表了文章 来自相关话题

 




      
 激光束聚焦成很小的光点其最小直径可小于0.1mm),使焦点处达到很高的功率密度可超过106W/cm2)。这时光束输入(由光能转换)的热量远远超过被材料反射、传导或扩散部分,材料很快加热至汽化湿度,蒸发形成孔洞。随着光束与材料相对线性移动,使孔洞连续形成宽度很窄(如0.1mm左右)的切缝。切边热影响很小,基本没有工件变形。
      切割过程中还添加与被切材料相适合的辅助气体。钢切割时得用氧作为辅助气体与溶融金属产生放热化学反应氧化材料,同时帮助吹走割缝内的熔渣。切割聚丙烯一类塑料使用压缩空气,棉、纸等易燃材料切割使用惰性气体。进入喷嘴的辅助气体还能冷却聚焦透镜,防止烟尘进入透镜座内污染镜片并导致镜片过热。

      大多数有机与无机物都可以用激光切割。在工业制造占有分量很重的金属加工业,许多金属材料,不管它具有什么样的硬度,都可进形无变形切割(目前使用最先进的激光切割系统可切割工业用钢的厚度已可接近20mm)。当然,对高反射率材料,如金、银、铜和铝合金,它们也是好的传热导体,因此激光切割很困难,甚至不能切割(某些难切割材料可使用脉冲波激光束进行切割,由于极高的脉冲波峰值功率,会使材料对光束的吸收系数瞬间急剧提高)。

      激光切割无毛刺,皱折、精度高,优于等离子切割。对许多机电制造行业来说,由于微机程序的现代化激光切割系统能方便切割不同形状与尺寸的工件(工件图纸也可修改),它往往比冲切、模压工艺更被优先选用;尽管它加工速度慢于模冲,但它没有模具消耗,无需修理模具,还节约更换模具时间,从而节省加工费用,降低产品成本,所以从总体上讲在经济上更为合算。

      另一方面,从如何使模具适应工件设计尺寸和形状变化角度看,激光切割也可发挥其精确、重现性好的优势。作为层叠模具的优先制造手段,由于不需要高级模具制作工,激光切割运转费用也并不昂贵,因此还能显著地降低模具制造费用。激光切割模具还带来的附加好处是模具切边会产生一个浅硬化层(热影响区),提高模具运行中的耐磨性。激光切割的无接触特点给圆锯片切割成形带来无应力优势,由此提高了使用寿命。
 
 
每个烘箱用多粗的线?7个烘箱总线柜电源用多大的线?每个烘箱多大电流?多大功率?总线用多大平方的线?每个烘箱分线用多少平米的线?怎么算?
伺服电机使用了一段时间后断轴了,如何分析原因,分析方法?
蜘蛛式机器手在缸体,缸盖拧紧设备中的极限性,求新的方式 查看全部
 
QQ图片20170106111128.jpg

      
 激光束聚焦成很小的光点其最小直径可小于0.1mm),使焦点处达到很高的功率密度可超过106W/cm2)。这时光束输入(由光能转换)的热量远远超过被材料反射、传导或扩散部分,材料很快加热至汽化湿度,蒸发形成孔洞。随着光束与材料相对线性移动,使孔洞连续形成宽度很窄(如0.1mm左右)的切缝。切边热影响很小,基本没有工件变形。
      切割过程中还添加与被切材料相适合的辅助气体。钢切割时得用氧作为辅助气体与溶融金属产生放热化学反应氧化材料,同时帮助吹走割缝内的熔渣。切割聚丙烯一类塑料使用压缩空气,棉、纸等易燃材料切割使用惰性气体。进入喷嘴的辅助气体还能冷却聚焦透镜,防止烟尘进入透镜座内污染镜片并导致镜片过热。

      大多数有机与无机物都可以用激光切割。在工业制造占有分量很重的金属加工业,许多金属材料,不管它具有什么样的硬度,都可进形无变形切割(目前使用最先进的激光切割系统可切割工业用钢的厚度已可接近20mm)。当然,对高反射率材料,如金、银、铜和铝合金,它们也是好的传热导体,因此激光切割很困难,甚至不能切割(某些难切割材料可使用脉冲波激光束进行切割,由于极高的脉冲波峰值功率,会使材料对光束的吸收系数瞬间急剧提高)。

      激光切割无毛刺,皱折、精度高,优于等离子切割。对许多机电制造行业来说,由于微机程序的现代化激光切割系统能方便切割不同形状与尺寸的工件(工件图纸也可修改),它往往比冲切、模压工艺更被优先选用;尽管它加工速度慢于模冲,但它没有模具消耗,无需修理模具,还节约更换模具时间,从而节省加工费用,降低产品成本,所以从总体上讲在经济上更为合算。

      另一方面,从如何使模具适应工件设计尺寸和形状变化角度看,激光切割也可发挥其精确、重现性好的优势。作为层叠模具的优先制造手段,由于不需要高级模具制作工,激光切割运转费用也并不昂贵,因此还能显著地降低模具制造费用。激光切割模具还带来的附加好处是模具切边会产生一个浅硬化层(热影响区),提高模具运行中的耐磨性。激光切割的无接触特点给圆锯片切割成形带来无应力优势,由此提高了使用寿命。
 
 
每个烘箱用多粗的线?7个烘箱总线柜电源用多大的线?每个烘箱多大电流?多大功率?总线用多大平方的线?每个烘箱分线用多少平米的线?怎么算?
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激光加工技术在工程机械制造中的应用!

机械自动化类 爽歪歪 2016-06-06 14:14 发表了文章 来自相关话题

人类文明进步的历史,总是与制造技术的发展与进步紧密联系在一起的。大功率激光以“光能源”和“光工具”作为新加工手段应用于材料加工,引领制造加工技术进入激光制造的时代,提升了传统制造业的技术水平,带来了产品设计、制造工艺和生产观念的巨大变革,并正在引发一场制造技术的革命。

激光制造技术可以完善地解决不同材料的加工、成型和精炼等问题。从最小结构的计算机芯片到超大型的飞机和舰船,激光制造都将是不可或缺的重要手段。自20世纪70年代大功率激光器件及配套制造系统出现以来,激光加工技术经过几十年的发展,已形成了激光焊接、激光切割、激光打孔、金属零件激光直接成形、激光打标等十几种应用工艺。与传统的加工方法相比,激光加工具有最大限度地集中能量、易于操作、高柔性、高效率、高质量、节能环保等优点,已在汽车、机械、电子、航空航天、船舶等工业部门广泛应用,几乎涵盖了国民经济的所有领域,被誉为“制造系统共同的加工手段”。

目前我国的工程机械行业在世界工程机械行业中已经占有重要一席,徐工、山推股份、三一、中联重科、柳工等均在各自优势产品上具有一定的竞争力。但是要成为工程机械强国,我们还需不断提高生产效率和生产质量,开发新工艺,提升产品的设计能力和创新能力。目前国内工程机械的一些龙头企业已经开始关注并使用激光加工这种新技术,用于加快产品开发,提高产品的核心竞争力。

本文结合工程机械产品的制造特点,分析激光切割和激光打标技术在工程机械制造中的应用优势,重点探讨激光焊接技术在行业中应用的可行性及发展前景。

1 激光切割在工程机械行业中的应用现状

众所周知,工程机械行业加工的主要材料是大幅面厚钢板,调查显示,对于16mm及以下厚度的碳钢板材切割,国外重工企业已经普遍采用大幅面激光切割取代等离子切割方式,原因如下:

(1)激光切割精度更高。采用等离子切割板材误差在1mm左右,而激光切割板材精度能够达到0.1mm。

(2)激光切割断面质量更好。激光切割的断面非常光滑,适合后期焊接,而等离子切割的断面往往需要打磨才能进行焊接。

(3)激光加工生产成本低。激光切割机一次性投入较大,但是在后期加工过程中,损耗低,易损件少,与等离子切割机相比,后期消耗成本大幅降低。以一台大幅面激光切割机和一台同幅面等离子切割机运行消耗为例,等离子切割机的消耗为75元/h,激光切割机消耗仅50元/h。

目前日本的工程机械行业已经将激光下料作为标准工艺手段,大大提高了新产品开发速度,提升了产品品质,使企业竞争力进一步增强。这种技术趋势也开始引起国内工程机械行业的关注。如三一集团要求各分子公司按照能用激光就用激光、不能用激光再用等离子的基本原则,提出需求计划,通过集团统一采购。通过2008年和2009年的引进,现在三一重工共引进了激光切割机15台套,主要应用在昆山重机、沈阳三一、宁波三一等企业,并确立了在三年内引进27台套大幅面激光切割机计划。此外,国内工程机械的其他骨干企业如徐工、山推等也相继引进了激光切割机。但相比国外已经成熟的标准化应用,国内行业对此技术的应用推广仍显缓慢。

总之,从全球范围看,大幅面激光切割机已经成为重工企业加工方式的首选新型设备。

2 激光打标技术在工程机械中的应用

目前工程机械产品各个部位都要进行标记,标识的内容包括条码、产品序列号、公司标志以及生产日期等。对于生产厂家创造品牌效应起到非常重要的作用。现在行业内大多采用传统的气动打标机,该打标方式字迹模糊、速度慢、噪声大,打标针头、高速气动阀、铜套等经常损坏,备件消耗量较大,不利于现代化的生产模式。

激光打标技术是激光加工的应用领域之一。它是利用高能量密度的激光对工件进行局部照射,使表层材料气化或产生颜色变化的化学反应,从而留下永久性标记的一种打标方法。

激光打标技术作为一种现代精密加工方法,与传统的打标方法相比,具有以下优势:

(1)采用激光打标方法,与工件之间没有力的作用,具有无接触、无切削力、热影响小等优点,保证了工件的原有精度。同时,对材料的适应性较广,可以在多种材料的表面制作出非常精细的标记且耐久性非常好。

(2)激光的空间控制性和时间控制性较好,对加工对象的材质、形状、尺寸和加工环境的自由度都很大,特别适用于自动化加工和特殊表面加工。

(3)激光刻划精细,线条可以达到mm到μm量级,采用激光标刻技术制作的标记仿造和更改都非常困难,对产品防伪极为重要。

(4)激光加工系统与计算机数控技术相结合可构成高效自动化加工设备,可以打出各种文字、符号和图案,易于用软件设计标刻图样,更改标记内容,适应现代化生产高效率、快节奏的要求。

(5)没有污染源,是一种清洁无污染的高环保加工技术。

激光打标技术已被广泛地应用于各行各业,为优质、高效、无污染和低成本的现代加工生产开辟了广阔的前景。相信其在改善打标生产环境,提高工程机械品牌形象,建立现代化企业过程中具有重要的推进作用。
3 激光焊接技术在工程机械制造中的应用探讨

除了切割和打标而外,作为工程机械制造中的另一个关键生产工艺,焊接技术极大地影响了产品的生产周期和成本。传统的电弧焊如CO2气体保护焊等依然是目前工程机械产品制造的主要焊接方法,但这种焊接方法会带来明显的焊接变形和大量的焊后矫形工作,比如推土机机架的焊接,焊后的矫形工作费工费时,质量难以保证。

激光焊接与传统电弧焊相比,是一种功能多、适应性强、可靠性高的精密焊接方法。具有功率密度高、热输入量小、热影响区窄、焊接变形小、焊接速度快和易于实现自动化等优点,且焊接过程中不与工件发生接触。在工程机械制造过程中,激光焊接在提高焊缝强度,减少焊接变形和焊后矫正工序以及完善外观结构设计等方面具有一定的优势和广阔的应用前景。同样以工程机械中的推土机为例,激光焊接要在该类产品中得到广泛的应用,关键是实现厚钢板激光焊接工艺的优化。目前国内部分高校和研究院所,如哈工大、上海交大、西北工大、北京工业大学激光加工研究院和中国航天第三研究院早已开展了激光焊接相关方向的研究。笔者在哈工大和中国航天三院学习和工作期间曾分别承担了核潜艇用及航天用厚板高强钢激光焊接课题的研究,获得了很好的效果。图1和图2分别是激光-电弧复合焊接示意图和焊缝截面形貌。

以国产某型号推土机主机架焊接为例,其焊接板厚为10mm,施焊焊缝长达2500mm,目前焊接工艺采用CO2气体保护焊。由于这种焊接工艺热输入量大,焊缝较长,刚度差,最终导致焊后机架发生较为严重的扭曲变形,焊后需要大量繁复的矫形工作,且效果并不理想。激光填丝焊是在一般激光焊过程中,连续填送焊丝熔入熔池实现加入熔敷(填充)金属的焊接工艺。其优势之一就是可利用较小功率的激光器实现厚板窄焊道多层焊。采用较小的热输入实现大厚板的焊接,并且变形小,比传统焊接方法效率高得多。图3是激光填丝焊的示意图,图4是34mm厚钢板的激光填丝焊焊缝截面形貌。

笔者认为,针对推土机机架的这种窄间隙厚板钢焊接,激光填丝焊将是一种可行性较强的解决方案。

此外,工程机械用变速器的齿轮总成仍然采用传统的加工方式,例如双联齿轮中的齿圈和齿轮轴的连接主要采用花键连接和光孔过盈连接。但是这些连接方式要么加工工序复杂、生产周期长,要么加工要求高、易产生松动,其所带来的一些控制问题和质量问题,已经严重影响了产品设计人员的思路,制约了变速器小型轻量化的发展进程。目前激光焊接齿轮技术早已在汽车变速器上成功应用,降低了加工难度,提高加工生产率,且节省原材料。激光焊接齿轮的特点是焊缝热影响区窄,强度高,焊缝深宽比可达12:1,焊缝具有相当或高于母材的综合机械性能,保证了齿轮可以传递较大的转矩;加热和冷却速度极快,焊接齿轮变形小,焊后齿轮无需再精加工;加工过程具有高稳定性、高速度和准确性,还可实现异种材料的焊接。相信这对工程机械用变速器齿轮的加工制造具有很高的参考价值和借鉴意义。图5是汽车齿轮的激光焊接过程,图6是汽车齿轮激光焊接后所获得的焊缝截面形貌。
汽车制造的实践证明,激光焊接技术在保证提升车体强度的前提下,因其具有热输入量小,热影响区小,深宽比大等优势,同时保证了焊缝外形的美观流畅,达到功能与形态的完美结合。凭借这种独特的优势,激光焊接目前在一些汽车构件上正逐渐取代电阻焊成为主要的焊接手段。目前工程机械如推土机、叉车的驾驶室外观造型尚有许多笨重呆板的外观特征,缺乏流线型的美观轻松,简洁明快。借鉴汽车设计制造(如图7所示)的经验,在工程机械部分产品设计制造中大量采用激光焊接等新工艺将会是一种趋势。

4 结论

激光加工技术是面向市场、面向客户,涵盖设计、制造、生产管理整个生产过程的集成制造技术,可以实现快速、灵活、高效、清洁的生产模式。

随着21世纪电子、信息等高新技术的不断发展,特别是国家“十二五”规划对装备制造业提出的更高要求,未来工程机械制造技术发展的趋势必然是向着精密化、柔性化、网络化、智能化、集成化的方向发展,要求企业开发出成本低、生产柔性、环境友好的产品。作为先进制造技术的激光加工在制造中显示出的长期使用低成本、高效率以及巨大的应用潜力,将成为工程机械行业在未来竞争中的动力。
文章来源:网络
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人类文明进步的历史,总是与制造技术的发展与进步紧密联系在一起的。大功率激光以“光能源”和“光工具”作为新加工手段应用于材料加工,引领制造加工技术进入激光制造的时代,提升了传统制造业的技术水平,带来了产品设计、制造工艺和生产观念的巨大变革,并正在引发一场制造技术的革命。

激光制造技术可以完善地解决不同材料的加工、成型和精炼等问题。从最小结构的计算机芯片到超大型的飞机和舰船,激光制造都将是不可或缺的重要手段。自20世纪70年代大功率激光器件及配套制造系统出现以来,激光加工技术经过几十年的发展,已形成了激光焊接、激光切割、激光打孔、金属零件激光直接成形、激光打标等十几种应用工艺。与传统的加工方法相比,激光加工具有最大限度地集中能量、易于操作、高柔性、高效率、高质量、节能环保等优点,已在汽车、机械、电子、航空航天、船舶等工业部门广泛应用,几乎涵盖了国民经济的所有领域,被誉为“制造系统共同的加工手段”。

目前我国的工程机械行业在世界工程机械行业中已经占有重要一席,徐工、山推股份、三一、中联重科、柳工等均在各自优势产品上具有一定的竞争力。但是要成为工程机械强国,我们还需不断提高生产效率和生产质量,开发新工艺,提升产品的设计能力和创新能力。目前国内工程机械的一些龙头企业已经开始关注并使用激光加工这种新技术,用于加快产品开发,提高产品的核心竞争力。

本文结合工程机械产品的制造特点,分析激光切割和激光打标技术在工程机械制造中的应用优势,重点探讨激光焊接技术在行业中应用的可行性及发展前景。

1 激光切割在工程机械行业中的应用现状

众所周知,工程机械行业加工的主要材料是大幅面厚钢板,调查显示,对于16mm及以下厚度的碳钢板材切割,国外重工企业已经普遍采用大幅面激光切割取代等离子切割方式,原因如下:

(1)激光切割精度更高。采用等离子切割板材误差在1mm左右,而激光切割板材精度能够达到0.1mm。

(2)激光切割断面质量更好。激光切割的断面非常光滑,适合后期焊接,而等离子切割的断面往往需要打磨才能进行焊接。

(3)激光加工生产成本低。激光切割机一次性投入较大,但是在后期加工过程中,损耗低,易损件少,与等离子切割机相比,后期消耗成本大幅降低。以一台大幅面激光切割机和一台同幅面等离子切割机运行消耗为例,等离子切割机的消耗为75元/h,激光切割机消耗仅50元/h。

目前日本的工程机械行业已经将激光下料作为标准工艺手段,大大提高了新产品开发速度,提升了产品品质,使企业竞争力进一步增强。这种技术趋势也开始引起国内工程机械行业的关注。如三一集团要求各分子公司按照能用激光就用激光、不能用激光再用等离子的基本原则,提出需求计划,通过集团统一采购。通过2008年和2009年的引进,现在三一重工共引进了激光切割机15台套,主要应用在昆山重机、沈阳三一、宁波三一等企业,并确立了在三年内引进27台套大幅面激光切割机计划。此外,国内工程机械的其他骨干企业如徐工、山推等也相继引进了激光切割机。但相比国外已经成熟的标准化应用,国内行业对此技术的应用推广仍显缓慢。

总之,从全球范围看,大幅面激光切割机已经成为重工企业加工方式的首选新型设备。

2 激光打标技术在工程机械中的应用

目前工程机械产品各个部位都要进行标记,标识的内容包括条码、产品序列号、公司标志以及生产日期等。对于生产厂家创造品牌效应起到非常重要的作用。现在行业内大多采用传统的气动打标机,该打标方式字迹模糊、速度慢、噪声大,打标针头、高速气动阀、铜套等经常损坏,备件消耗量较大,不利于现代化的生产模式。

激光打标技术是激光加工的应用领域之一。它是利用高能量密度的激光对工件进行局部照射,使表层材料气化或产生颜色变化的化学反应,从而留下永久性标记的一种打标方法。

激光打标技术作为一种现代精密加工方法,与传统的打标方法相比,具有以下优势:

(1)采用激光打标方法,与工件之间没有力的作用,具有无接触、无切削力、热影响小等优点,保证了工件的原有精度。同时,对材料的适应性较广,可以在多种材料的表面制作出非常精细的标记且耐久性非常好。

(2)激光的空间控制性和时间控制性较好,对加工对象的材质、形状、尺寸和加工环境的自由度都很大,特别适用于自动化加工和特殊表面加工。

(3)激光刻划精细,线条可以达到mm到μm量级,采用激光标刻技术制作的标记仿造和更改都非常困难,对产品防伪极为重要。

(4)激光加工系统与计算机数控技术相结合可构成高效自动化加工设备,可以打出各种文字、符号和图案,易于用软件设计标刻图样,更改标记内容,适应现代化生产高效率、快节奏的要求。

(5)没有污染源,是一种清洁无污染的高环保加工技术。

激光打标技术已被广泛地应用于各行各业,为优质、高效、无污染和低成本的现代加工生产开辟了广阔的前景。相信其在改善打标生产环境,提高工程机械品牌形象,建立现代化企业过程中具有重要的推进作用。
3 激光焊接技术在工程机械制造中的应用探讨

除了切割和打标而外,作为工程机械制造中的另一个关键生产工艺,焊接技术极大地影响了产品的生产周期和成本。传统的电弧焊如CO2气体保护焊等依然是目前工程机械产品制造的主要焊接方法,但这种焊接方法会带来明显的焊接变形和大量的焊后矫形工作,比如推土机机架的焊接,焊后的矫形工作费工费时,质量难以保证。

激光焊接与传统电弧焊相比,是一种功能多、适应性强、可靠性高的精密焊接方法。具有功率密度高、热输入量小、热影响区窄、焊接变形小、焊接速度快和易于实现自动化等优点,且焊接过程中不与工件发生接触。在工程机械制造过程中,激光焊接在提高焊缝强度,减少焊接变形和焊后矫正工序以及完善外观结构设计等方面具有一定的优势和广阔的应用前景。同样以工程机械中的推土机为例,激光焊接要在该类产品中得到广泛的应用,关键是实现厚钢板激光焊接工艺的优化。目前国内部分高校和研究院所,如哈工大、上海交大、西北工大、北京工业大学激光加工研究院和中国航天第三研究院早已开展了激光焊接相关方向的研究。笔者在哈工大和中国航天三院学习和工作期间曾分别承担了核潜艇用及航天用厚板高强钢激光焊接课题的研究,获得了很好的效果。图1和图2分别是激光-电弧复合焊接示意图和焊缝截面形貌。

以国产某型号推土机主机架焊接为例,其焊接板厚为10mm,施焊焊缝长达2500mm,目前焊接工艺采用CO2气体保护焊。由于这种焊接工艺热输入量大,焊缝较长,刚度差,最终导致焊后机架发生较为严重的扭曲变形,焊后需要大量繁复的矫形工作,且效果并不理想。激光填丝焊是在一般激光焊过程中,连续填送焊丝熔入熔池实现加入熔敷(填充)金属的焊接工艺。其优势之一就是可利用较小功率的激光器实现厚板窄焊道多层焊。采用较小的热输入实现大厚板的焊接,并且变形小,比传统焊接方法效率高得多。图3是激光填丝焊的示意图,图4是34mm厚钢板的激光填丝焊焊缝截面形貌。

笔者认为,针对推土机机架的这种窄间隙厚板钢焊接,激光填丝焊将是一种可行性较强的解决方案。

此外,工程机械用变速器的齿轮总成仍然采用传统的加工方式,例如双联齿轮中的齿圈和齿轮轴的连接主要采用花键连接和光孔过盈连接。但是这些连接方式要么加工工序复杂、生产周期长,要么加工要求高、易产生松动,其所带来的一些控制问题和质量问题,已经严重影响了产品设计人员的思路,制约了变速器小型轻量化的发展进程。目前激光焊接齿轮技术早已在汽车变速器上成功应用,降低了加工难度,提高加工生产率,且节省原材料。激光焊接齿轮的特点是焊缝热影响区窄,强度高,焊缝深宽比可达12:1,焊缝具有相当或高于母材的综合机械性能,保证了齿轮可以传递较大的转矩;加热和冷却速度极快,焊接齿轮变形小,焊后齿轮无需再精加工;加工过程具有高稳定性、高速度和准确性,还可实现异种材料的焊接。相信这对工程机械用变速器齿轮的加工制造具有很高的参考价值和借鉴意义。图5是汽车齿轮的激光焊接过程,图6是汽车齿轮激光焊接后所获得的焊缝截面形貌。
汽车制造的实践证明,激光焊接技术在保证提升车体强度的前提下,因其具有热输入量小,热影响区小,深宽比大等优势,同时保证了焊缝外形的美观流畅,达到功能与形态的完美结合。凭借这种独特的优势,激光焊接目前在一些汽车构件上正逐渐取代电阻焊成为主要的焊接手段。目前工程机械如推土机、叉车的驾驶室外观造型尚有许多笨重呆板的外观特征,缺乏流线型的美观轻松,简洁明快。借鉴汽车设计制造(如图7所示)的经验,在工程机械部分产品设计制造中大量采用激光焊接等新工艺将会是一种趋势。

4 结论

激光加工技术是面向市场、面向客户,涵盖设计、制造、生产管理整个生产过程的集成制造技术,可以实现快速、灵活、高效、清洁的生产模式。

随着21世纪电子、信息等高新技术的不断发展,特别是国家“十二五”规划对装备制造业提出的更高要求,未来工程机械制造技术发展的趋势必然是向着精密化、柔性化、网络化、智能化、集成化的方向发展,要求企业开发出成本低、生产柔性、环境友好的产品。作为先进制造技术的激光加工在制造中显示出的长期使用低成本、高效率以及巨大的应用潜力,将成为工程机械行业在未来竞争中的动力。
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