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聚焦:30kW超高功率激光切割设备的市场应用
2020-4-1 15:11:48

当今的金属板材焊接加工工艺过程大致为:金属板材下料→板材边缘加工→装配与焊接→热处理→机加工→完成,板材的下料切割是焊接加工过程的第一步,目前市场上常规的板材切割工艺大体分为:火焰切割、等离子切割和激光切割。

 

中厚板切割方式对比

对于中厚板材下料切割的主要方法在五、六十年代用氧乙炔火焰切割;七十年代后,为了改善和提高火焰切割的切口质量,又推广了氧乙烷精密火焰切割和等离子切割。各种切割下料方法都有其优缺点,在工业生产中有一定的适用范围。

火焰切割是钢板粗加工的一种常用方式。切割设备的成本低,是切割厚金属板唯一经济有效的手段,但与等离子相比较,火焰切割的热影响区要大许多,热变形也比较大,无法对铜、铝等有色金属及不锈钢进行切割,且环境污染较为严重。

等离子切割,切割领域宽,可切割所有金属板材,切割速度快,效率高,切割精度高于火焰切割。但是切割厚板锥度较大,割缝较宽,批量加工的情况下会造成大量的材料浪费,并且会产生有害气体及大量烟尘,造成污染。

与传统的氧乙炔、等离子等切割工艺相比,激光切割速度快、切缝窄、热影响区小、切缝边缘垂直度好、切边光滑,同时可切割材料的种类多。激光切割技术的出现,开辟了激光技术在工业应用的新领域,在微电子、轨道交通、模具、汽车制造等领域的应用市场前景广阔,激光切割机的研发与应用无疑是对现代工业生产的重大提高和创新突破。

 

大功率激光切割技术

随着当今重工业的不断发展,激光切割已经逐渐从薄板切割行业向厚板切割领域过渡,意味着激光切割将进入大功率的时代。

针对新时代工业制造对金属切割精度与厚度提出的新需求,激光切割机的可实现功率越来越高。如今,大功率激光切割设备已广泛应用在几乎所有板材加工制品的上游,大到航天飞机、轮船、汽车,小到洗衣机、冰箱、空调等,都离不开大功率激光切割机。除了工业制造,大功率激光技术及装备亦是国防战略和新兴产业的制高点之一,对国家安全和国民经济建设起着重大支撑作用。从工业发展来看,大功率是激光切割行业发展到一定阶段的必然产物,也是行业的大势所趋。

在金属板材加工行业,激光切割机已经建立起独有的加工优势,表现出高效率、高质量、高精度的特性,正在逐步取代传统的加工工艺。但是在中厚板加工领域,激光切割却面临着一些困难:厚板切割需要更高的激光设备功率,技术难度大;大功率激光切割高端技术被国外先进企业垄断,国内技术发展受制于人;随着板材的厚度增加,切割工艺难度越来越高,需要大量的试验和探索,从而得到稳定的切割工艺参数;板材越厚,切割速度越慢,用户的生产效率会受到严重制约;随着功率及板厚的增加,切割机本身的承载力,抗烧灼能力,除尘能力也需要进行相应的提升。

 

超高功率激光切割机

针对这些技术局限,国内的激光设备生产厂商在中厚板切割领域一直积极的寻求突破。特镁机电在经过不断的努力与摸索之后,终于取得了里程碑式的技术成果:新推出的S系列 v2.0版超高功率激光切割机(图1),功率最高可达到30kW,具有超高的速度、加速度,辅以自动寻边、自动喷嘴更换、自动调焦、无感穿孔等智能化配置和功能,整体性能、技术指标达到国际领先水平,可实现全自动、无人值守式生产。


 

主要优势

设备采用珠光体灰口铸铁床身(图2),由于珠光体基体的存在,零件的强度、硬度相较于铁素体基体的零件提升20%(图3);且在分布均匀的珠光体基体中存在细小的石墨片,相对于焊接床身和普通铸铁床身,设备可获得更高强度的结构刚性,并能起到优异的减振效果和抗蠕变性能。

基于以上,使得设备在超高速度和加速度工况下,整体机械结构依然保持变形小、振动低的特性,从而获得极高的机床精度,延长客户的设备迭代周期,降低客户的使用成本。

图2 珠光体灰口铸铁床身

图3 珠光体与铁素体晶状图对比

 

三棱式超高压蜂窝铝横梁

运用航空级材质铝合金,整体三棱式超稳定结构,抗扭曲、抗倾覆性能强,力学性能最优;蜂窝式内腔设计,抗变形,可有效分散内外部应力,结构稳定性高;超高压塑性生产,结构致密,强度大幅提升,设备相关特性如表1所示。

一方面获得最稳定的结构形式,另一方面提升龙门横梁刚性,同时采用超高压塑性生产工艺,从原理、结构、生产工艺多方面优化提升,实现了最轻的质量和最高的刚性,保证了高速、高精度的应用需求。

 

颠覆功能

⑴智能加工。

 

智能加工功能,可以根据用户输入的板材厚度及材料,自动识别并更换喷嘴,并实现自动标定、寻边、加工以及平台交换等功能,免去客户批量切割板材的重复性操作,降低劳动强度,提升了用户的加工效率。

 

⑵零秒无感穿孔。

 

1)无级穿孔,大幅降低穿孔时间约75%,提高加工效益;

表1 设备特性

2)持续穿孔稳定性高,废孔率从约5%降低到0。2%,提高工件的完整度;

 

3)准确率高,堆渣少,随动稳定,起刀点稳定,保证最佳的切割断面;

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4)减少穿孔时间,节省气体,减少用电量,降低激光器、切割头的损害风险,提高材料利用率;

 

5)封装工艺,即学即用,针对不同加工场景及需求化繁为简,一步到位。

 

⑶厚板极限小孔切割。

在激光切割领域,行业内一直认为板材的厚度即为切割小孔的最小直径,而S 系列实现了最小孔径为板厚的0.2 倍甚至更低(图4)。

图 最小孔径≤板厚的0。2倍

 

完美尖角切割工艺是特镁机电针对碳钢厚板高质量切割开发出的新型工艺,较之前标准切割工艺,新工艺亮面切割速度更快、断面坡度更小(35mm 碳钢单边15 丝)。尖角切割产品如图5所示。

⑸联动速度大。最快联动速度:200m/min;最大联动加速度:4g。⑹搭载全球最高功率的设备。S系列v2.0版是目前世界上最高功率的激光切割设备,打破了国外技术的垄断,切割不锈钢的厚度提升至130mm(图6),碳钢可达70mm(图7),也是中厚板加工设备的一次颠覆性突破。

 

 

 

结束语

中厚板作为工业中重要的板材种类,一直被广泛应用于各个领域,其加工水平是相关行业发展的重要标志之一,我国超高功率激光切割机的出现将使得这些行业迎来一次质的飞跃,特镁机电聚焦激光切割领域的发展,致力于不断突破新技术、新工艺,真正做到满足市场需求,引领行业发展!

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