從某種意義上說,激光切割工藝的出現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、沖壓壓等。其中激光切割工藝占據30%以上的應用市場,并繼續呈現出更高增長態勢。針對各種各樣板材,各種不同圖形零件需求,作為先進制造技術及綠色制造技術,鈑金激光切割工藝被發揮的淋漓盡致。未來,隨著高功率激光切割設備的大范圍應用,鈑金加工工藝革命一定會進行到底。
幾天前,筆者在《反思:中國需要什么樣的激光切割市場?》(點擊可跳轉文章重溫內容)一文中提示到,2013年,我國擁有的激光切割裝備企業大約50-60家,而能夠生產2000瓦以上高功率產品的不足20家。至2018年初,保守估計我國擁有激光切割裝備企業超過400家,能夠生產3000瓦以上高功率產品的企業超過200家。
可見,近年來,激光切割技術正逐漸成為了各廠家們“爭相斗艷”的看家本領,而其由于應用之廣,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,可進行微細和精密加工,如微細窄縫和微型孔的加工。
屬于激光切割機的工業革命
相對于傳統切割方式中,激光切割更易懂、易學,并在商家需求的加工效果、速度方面都有著絕對的優勢,因此相信在未來的切割方式選擇中,激光切割機將乃大勢所趨。
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,蒸發形成孔洞,隨著光束對材料的移動,孔洞連續形成寬度很窄的(如0.1mm左右)切縫,完成對材料的切割。
用激光來對不銹鋼進行切割時,大多會采用高壓氮氣與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。這是一個很好的方法,但是與傳統的氧氣切割相比成本更高。能夠替代純氮的一個方法是使用過濾后的車間壓縮空氣,它由78%的氮氣組成。在激光切割中使用過濾后的壓縮空氣比使用氧氣或氮氣的速度更快——一般為300ipm到320ipm,雖然需要對一些設備、過濾、壓縮空氣進行一定的初始投資,但是其長期的成本相對于“傳統”的輔助氣體成本來講還是較低的。
激光能源現在正處于一個焦點的位置,并且使用壓縮空氣能夠在金屬的表面產生等離子體球,其效果類似于使用電力的數控等離子切割機所產生的切割效果。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也能達到與使用氧或氮氣進行組件切割相同的邊緣質量。切割的邊緣需要足夠地清潔才能使得大多數的粉末涂料能附著上去,不需要再進行二次清洗。在第一次選擇使用壓縮空氣進行輔助激光切割時,諧振器的大小是一個重大的限制。例如:現在高瓦數激光切割機——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甚至可以切割厚度最高達到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,都是鈑金切割行業的不二之選。一些傳統難切割或者切割質量不高的板材,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,工業領域都呈現從傳統加工向高端制造轉型的態勢,中國激光切割領域市場規模將一直保持著高速發展的趨勢。到2017年中國激光切割設備市場規模為240億元,增長率為35%,據估計,2018年激光切割機增長率可能會達到27%,預計市場規模會接近300億元。其中中小功率激光切割設備市場銷售規模一直保持較高的增長速度,其核心激光器實現了較高的國產化率。
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