钢结构——金属激光数控切割机行业应用分析-数控切割机,等离子切割机——济南精迅数控设备有限公司
你的位置:首页 > 新闻动态 > 行业新闻

钢结构——金属激光数控切割机行业应用分析

2018/8/1 22:01:59      点击:
钢结构——金属激光数控切割机行业应用分析
    钢结构加工行业对于国内基础建设具有广泛应用市场,随着近年来生产要求的逐步提高,钢结构工程项目正从基本环节入手逐步完善工艺要求,这也为金属激光数控切割机设备在该行业的应用和推广带来了契机。本文由武汉嘉倍徳科技市场部编辑整理,主要就钢结构行业的金属激光数控切割机应用特点予以说明。
    金属激光数控切割机主要利用经聚焦的高功率密度激光束照射材料,在极短时间内将材料加热到几千至上万摄氏度,使被照射处的材料迅即熔化、气化、烧蚀或达到燃点,同时借与光束同轴的高速气流(即辅助气体)从切缝中吹除熔融物质,从而实现切割材料的一种热切割方法。
    对于零件的激光切割,工艺参数一般需要从以下几个方面进行考虑,同时结合了几项公司某型机车产品:司机室某零件(3mmQ345E板)、底架某零件(10mm 16MnL板)、转向架某零件(3mm 0Cr18Ni9Ti板)、线槽某零件(3mm5A02-H24板)进行比较说明。
    1. 恰当选择合适的激光功率
    激光功率是影响切割质量的重要因素之一。激光功率越大,所能切割的板材厚度也越厚。在相同板厚时,切割不锈钢及铝等有色金属比切割碳钢所需激光功率要大得多。但随着激光功率的增加,切缝宽度和热影响区均会增大。                                          
    随着金属激光数控切割机功率的增加,切割速度和可切割板厚均增加。如果低碳钢板厚增大,则应采用较大直径的喷嘴和较低的氧气压力,以防止烧坏切口边缘。
    铝板对激光有强烈的反射作用和高导热性,比低碳钢和不锈钢难以切割。与切割低碳钢相比,在同样激光功率下,切铝合金的切割速度和可切板厚均较低。
    2. 掌握正确的金属激光数控切割机切割速度
    切割速度是影响切割质量的最重要因素之一。在激光功率一定的条件下,不同的切割速度对切割质量的影响及工件背面粘附的熔渣不一样。实验表明,在能切透的前提下,切割速度越快,切割质量越好,其切缝整齐,熔渣少,变形小;切割速度慢,工件光照时间长,氧气供给量大,氧化反应严重,工件温度高,热影响区大,因而切缝粗糙,熔渣多。但是,切割速度过快,切割处的金属还来不及氧化就已经冷却,易形成割不透和挂渣;切割速度过慢则熔池扩大,割缝表面粗糙度值变大。用恒定功率的激光切割低碳钢时,板材越厚,切割速度就越慢。功率主要影响切缝宽度,而切割速度起次要作用。减小功率和提高切割速度一般导致切缝宽度和热影响区的减小。
    3. 按需控制辅助气体的种类和压力
    金属激光数控切割机使用时需喷射同轴辅助气体,其主要作用是吹除切割熔体和熔渣,保持切割断面整洁;加快切割过程,加深切割深度,减小切缝宽度和热影响区宽度;保护激光器透镜不受加工飞溅物损伤并冷却透镜。使用不同的冷却气体,对切割质量会产生不同的影响,因此辅助气体的选择是获得高质量切割效果的关键参数之一。在切割碳钢时一般采用氧气作为辅助气体;在切割不锈钢或铝板时采用氮气作为辅助气体。
    当金属激光数控切割机功率和切割速度一定时,氧压越大,则反应越剧烈,热影响区越大,切割质量越低;反之则切割质量高。但氧压过低则可能出现切不透或切缝下粘附熔渣过多。
    铝的熔点较低,3mm以下可用氧气切割,但质量很差,断面粗糙而且毛刺坚硬。氮气切割断面平滑,4mm以下能够获得没有毛刺的效果。铝黏性大,加上良好的热传导性,熔化物可能没来得及吹走已经冷却了,所以容易出现毛刺。通过调整焦点、升高气压、降低速度来降低粗糙度,至少要保证毛刺可轻易清除。
    从成本考虑,只要切割断面氧化不影响不锈钢零件的使用,则应该采用氧气切割。但不锈钢含高合金元素Ni等的比例较大,熔化物黏度大、流动性差,氧气切割时较低的气压容易导致粘渣等质量缺陷。焊接不锈钢时氧化层严重影响焊接质量,特别是氩弧焊。氮气切割时氮气的保护作用能够产生优质的无氧化断面,这就满足了不锈钢焊接零件对切割断面的高要求,而且氮气切割时的高气压也容易克服上述质量缺陷。氮气切适合加工有焊接要求或者高附加值的不锈钢零件。
    4. 调整好焦点位置
    金属激光数控切割机焦点位置的高低直接决定割缝处的焦点面积。在相同的功率条件下,面积越大,单位面积上光的功率密度就越低,无法熔化和气化板材,割不透。此外,如果焦点的对中度不好,容易形成单边切不透的现象。一般使聚焦点落在板材上表面往下约1/3板厚处。
    5. 合适的喷嘴高度
    指辅助气体喷嘴端面至工件上表面的距离。喷嘴高度大,喷出的辅助气流的动量易产生波动,影响切割质量和速度。因此,激光切割时,一般都尽量减小喷嘴高度,通常为0.5~2.0mm。
    6. 注意材料表面状态
    如果材料表面有锈蚀,或有氧化层,或不平,切缝会不规则,而且有断点。实践表明,当工件表面不平达到±lmm/m2时影响切缝质量。因此应先进行表面打砂、矫平等工艺处理,再进行激光切割。
    金属激光数控切割机是当前世界上先进的切割下料工艺。以其高速、高精度和高适应性的特点,在钣金加工行业已经得到了日趋广泛的应用。我国的机车车型产品较多,转换较快,机车的钢结构件中大约有20%~30%的异形件 尤其是机车司机室、车体辅助装置等的部件,较适合选择激光下料。激光切割容易实现切割过程控制自动化,能大大缩短生产周期和降低制造成本,提高产品质量,现在已经部分代替冲压加工工艺和机械加工工艺。拥有一套相对成熟的数控激光切割工艺,可以为公司新项目的快速投产、新车型的开发提供充分的保障。在实际的激光切割加工中,掌握和了解影响切割质量的几个因素,按照“薄板高压高速,厚板低压低速”的原则,有效地调整工艺参数,就能加工出高质量、高精度的机车钢结构件,充分发挥激光切割高效、高精度的优势。由于在激光切割中影响切割面质量的因素很多,仅通过固定的切割规范难以获得均匀稳定的切割质量。因此,对切割质量进行在线检测和实时控制是保证激光切割质量的关键。