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工艺革命,细数那些被激光切割改变的钣金加工工艺
发布时间::2018-09-26

导读

从爱因斯坦的激光理论提出到现在,激光经历了100多年的演变和发展,现被誉为“最快的刀、最准的尺、最亮的光”,媲美核能、计算机和半导体。激光加工以高效率、高精密度、不易受材料限制、具备柔性等优势,逐步替代传统加工制造,尤其是金属板材切割领域,占据了整个激光加工业的70%以上。


激光设备初登钣金加工舞台


创业于1946年的AMADA,是第一家考虑到如何把激光运用与钣金加工中的设备制造商。早在1978年,针对客户希望能有一种非接触式的加工手段的要求,AMADA开始了激光设备的研发工作。并成功开发出了第一台用于钣金加工的激光加工机:LC-644,并于1981年开始正式销售。当时的激光设备,对碳钢板的加工最厚只能切割到6t,其加工速度也只有每分钟1M,完全无法与现代的激光机相提并论,但在当时,却是震撼整个钣金加工界的划时代产品。


AMADA第一台钣金加工用激光机:LC644

钣金加工领域掀起工艺革命


激光切割经过了几十年的发展,从固体激光器、CO2激光器到光纤激光器。技术日益成熟,而中国巨大潜在市场也为激光加工机床在钣金行业的规模化应用提供了广阔空间。随着竞争的加剧,钣金产业链各阶段的利润空间均在压缩,降价空间日趋减少,加工技术的转型势在必得;同时中国已逐渐成为国际制造业中心,随着国外投资的增加,金属加工的需求不断增加,因此对钣金加工能力的需求也越来越大,促进了激光切割的发展与繁荣。

金属板材激光切割

传统的钣金工艺是采用:剪切-冲-折弯-焊接流程或者火焰等离子切割-折弯-焊接工艺。在多品种,小批量,定制化,高质量,短交货期的订单面前,它显现出明显的不适应。激光切割工艺作为“剪切-冲”的替代工艺出现,具有灵活、柔性高的特点,故常应用在异形(或形状复杂的)工件和样品(单件或极小批量)制造上,渐渐取代了部分传统钣金加工工艺。

传统钣金加工的劣势


传统的钣金切割设备在市场上占有相当大的市场份额,虽然他们也各自有自己独特的优势,但相对于激光切割等现代工艺来说劣势非常明显,极大地影响了企业的竞争力。

1(数控)剪床主要是直切,只能用于直线的切割钣金加工;

2、(数控/转塔)冲床对厚度在1.5mm以上的钢板切割有限制,并且表面质量不好,成本高、噪音大,不利于环保;

3、火焰切割作为原有的传统切割方法,在切割热变形,切割宽度,废料,加工速度慢的情况下,仅适用于粗加工;

4、等离子切割和精细等离子切割跟火焰切割类似,在切割薄钢板时热变形太大,斜度也较大,在精度要求高时无能为力,消耗品较为昂贵。

5高压水切割加工速度慢,造成污染严重,消耗成本高。

光纤激光切割机的优势

激光切割柔性化程度高,切割速度快,生产效率高,产品生产周期短,不管是简单还是复杂零件,都可以用激光实现一次快速成型切割;

切缝窄、切割质量好、自动化程度高,操作简便,劳动强度低,安全环保;

可实现切割自动排样、套料,提高了材料利用率,无刀具磨损,材料适应性好,几乎可以切割所有材料。


金属管材激光切割

激光-冲复合机

引领钣金加工工艺新潮流


虽然激光切割在切割精度以及中厚板切割上较数控数控冲有绝对优势,但是如果需要实现百叶窗、浅拉伸、沉孔、翻边孔、加强筋、压印等功能(工艺),则只能采用数控冲床;应对激光切割的此局限性,因此激光-冲复合机应运而生。

德国通快公司是最早生产冲床、激光复合机的公司之一,在1979年生产了第一台冲孔-激光复合机床TRUMATIC 180 LASERPRESS,激光功率为500~750W。而后在20世纪90年代AMADA、村田均推出第一代激光冲复合机。国内江苏金方圆在2002年推出过一台数控液压冲床、CO2激光切割复合机。之后,济南铸锻所也推出了一台PL31550型数控冲床、激光切割复合机,使用的都是CO2激光器。由于CO2激光激光器的技术条件限制、成本高昂,影响冲割复合加工设备的推广普及,导致这种复合机应用一直很少。

通快激光冲复合机

随着技术的发展,光纤激光发生器逐步替代了CO2激光发生器。数控冲床-光纤激光切割复合加工工艺克服了早期冲床与CO2激光切割组成的复合加工设备所有缺点,较原有的冲剪复合加工和多次定位单机加工工艺优势明显,得到迅速的推广应用。


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