從某種意義上說,激光切割工藝的出現(xiàn)為鈑金加工帶來了一次工藝革命。
鈑金切割工藝,不外乎有激光切割、等離子切割、火焰切割、剪板機(jī)、沖壓壓等。其中激光切割工藝占據(jù)30%以上的應(yīng)用市場,并繼續(xù)呈現(xiàn)出更高增長態(tài)勢。針對各種各樣板材,各種不同圖形零件需求,作為先進(jìn)制造技術(shù)及綠色制造技術(shù),鈑金激光切割工藝被發(fā)揮的淋漓盡致。未來,隨著高功率激光切割設(shè)備的大范圍應(yīng)用,鈑金加工工藝革命一定會進(jìn)行到底。
幾天前,筆者在《反思:中國需要什么樣的激光切割市場?》(點(diǎn)擊可跳轉(zhuǎn)文章重溫內(nèi)容)一文中提示到,2013年,我國擁有的激光切割裝備企業(yè)大約50-60家,而能夠生產(chǎn)2000瓦以上高功率產(chǎn)品的不足20家。至2018年初,保守估計(jì)我國擁有激光切割裝備企業(yè)超過400家,能夠生產(chǎn)3000瓦以上高功率產(chǎn)品的企業(yè)超過200家。
可見,近年來,激光切割技術(shù)正逐漸成為了各廠家們“爭相斗艷”的看家本領(lǐng),而其由于應(yīng)用之廣,又可分為:激光汽化切割、激光熔化融切割、激光氧氣切割和激光劃片與控制斷裂四類。其中值得一提的是,激光熔化融切割可以切割所有可熔化的材料,例如金屬。
隨著大功率激光器光束質(zhì)量的不斷提高,激光作為一種精密的加工方法,激光切割幾乎可以切割所有的材料,包括薄金屬板的二維切割或三維切割。它能聚焦成極小的光斑,可進(jìn)行微細(xì)和精密加工,如微細(xì)窄縫和微型孔的加工。
屬于激光切割機(jī)的工業(yè)革命
相對于傳統(tǒng)切割方式中,激光切割更易懂、易學(xué),并在商家需求的加工效果、速度方面都有著絕對的優(yōu)勢,因此相信在未來的切割方式選擇中,激光切割機(jī)將乃大勢所趨。
激光切割利用高功率密度激光束照射被切割材料,使材料很快被加熱至汽化溫度,蒸發(fā)形成孔洞,隨著光束對材料的移動,孔洞連續(xù)形成寬度很窄的(如0.1mm左右)切縫,完成對材料的切割。
用激光來對不銹鋼進(jìn)行切割時(shí),大多會采用高壓氮?dú)馀c激光束同軸注入的方法以吹走熔融的金屬而使得切割表面不會形成任何的氧化物。這是一個(gè)很好的方法,但是與傳統(tǒng)的氧氣切割相比成本更高。能夠替代純氮的一個(gè)方法是使用過濾后的車間壓縮空氣,它由78%的氮?dú)饨M成。在激光切割中使用過濾后的壓縮空氣比使用氧氣或氮?dú)獾乃俣雀?mdash;—一般為300ipm到320ipm,雖然需要對一些設(shè)備、過濾、壓縮空氣進(jìn)行一定的初始投資,但是其長期的成本相對于“傳統(tǒng)”的輔助氣體成本來講還是較低的。
激光能源現(xiàn)在正處于一個(gè)焦點(diǎn)的位置,并且使用壓縮空氣能夠在金屬的表面產(chǎn)生等離子體球,其效果類似于使用電力的數(shù)控等離子切割機(jī)所產(chǎn)生的切割效果。等離子體傳輸熱量的效果比光線更有效。
壓縮空氣輔助切割同時(shí)也能達(dá)到與使用氧或氮?dú)膺M(jìn)行組件切割相同的邊緣質(zhì)量。切割的邊緣需要足夠地清潔才能使得大多數(shù)的粉末涂料能附著上去,不需要再進(jìn)行二次清洗。在第一次選擇使用壓縮空氣進(jìn)行輔助激光切割時(shí),諧振器的大小是一個(gè)重大的限制。例如:現(xiàn)在高瓦數(shù)激光切割機(jī)——一般為4000W以上——使得空氣輔助成為了切割鋼材、不銹鋼和厚度高達(dá)1/8英寸(約3mm)鋁材的有效方法。具有6000W諧振腔的激光切割機(jī)甚至可以切割厚度最高達(dá)到3/8英寸(約9.5mm)的材料。
激光切割具有高效,高能量密度及柔軟性,無論是從精度、速度還是效率方面說,都是鈑金切割行業(yè)的不二之選。一些傳統(tǒng)難切割或者切割質(zhì)量不高的板材,遇到激光切割后,難題可謂迎刃而解,特別是一些碳鋼板的加工,激光切割更是有著不可撼動的地位。
不難看出,在中國智能制造大背景下,工業(yè)領(lǐng)域都呈現(xiàn)從傳統(tǒng)加工向高端制造轉(zhuǎn)型的態(tài)勢,中國激光切割領(lǐng)域市場規(guī)模將一直保持著高速發(fā)展的趨勢。到2017年中國激光切割設(shè)備市場規(guī)模為240億元,增長率為35%,據(jù)估計(jì),2018年激光切割機(jī)增長率可能會達(dá)到27%,預(yù)計(jì)市場規(guī)模會接近300億元。其中中小功率激光切割設(shè)備市場銷售規(guī)模一直保持較高的增長速度,其核心激光器實(shí)現(xiàn)了較高的國產(chǎn)化率。
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