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大功率激光设备之机械加工篇

作者:金俊 2018年04月23日 国内新闻

  激光加工是20世纪60年代初期衰亡的一项新技术,普遍使用于农业机械、工程机械、粮油机械、特种汽车、锯片及造船等行业。尤以在机械行业的开展速度最快,而在机械制造业中的普遍运用又进一步推进了激光加工技术的产业化。

  20世纪70年代,美国停止了两大研讨:一是福特汽车公司停止的车身钢板的激光焊接二是通用汽车公司停止的动力转向变速箱内外表的激光淬火。这两项研讨推进了之后的机械制造业中的激光加工技术的开展。到80年代前期,激光加工的使用实例有所添加,其中增长最迅速的是激光切割、激光焊接和激光淬火。这3项技术目前曾经开展成熟,使用也很普遍。进进21世纪初始,&ldquo激光技术国度重点实验室&rdquo和&ldquo激光加工国度研讨中心&rdquo率先在武汉法利莱切割零碎工程无限公司组建了激光产业科研组,并选定重点研讨项目,以法利莱公司作为消费和研讨基地。自此,大功率激光加工技术才得以在我国机械产业范畴落地生根。

  激光加工技术之所以失掉如此普遍的使用,是由于它与传统加工技术相比具有很多优点:一是非接触加工,没无机械力二是可以加工高硬度、高熔点、极脆的难加工资料三是加工精度高,热变形很小,加工质量高四是与古代数控机床相结合,使激光加工具有加工精度高、可控性好、顺序复杂、省料及净化少等特点。上面,综合先容在机械产业中使用比拟普遍的几种激光加工技术。

  1.激光切割

  激光切割是应用经聚焦的高功率密度光束照射工件,资料吸收激光能,温度急剧降低,工件外表开端熔化或气化,并吹进活性气体助燃。随着激光束与工件的绝对运动,在工件上构成切缝。激光照射工件外表时,一局部光被吸收,另一局部光被工件反射。吸收局部转化为热能,使工件外表温度急剧降低,资料熔化、气化,发生黑洞效应,使资料吸收率提高,迅速加热切割区资料。此时吹氧可以助燃,并提供少量热能,使切割速度提高还可吹走熔渣,维护和冷却镜头。

  激光切割有很多特点:激光可切割特硬、特脆和特软资料切缝宽度很窄切割外表光亮切割外表热影响层浅,外表应力小切割速度快,热影响区小合适加工板材。

  在产业机械消费制造中,&ldquo激光技高端智能装备、新一代信息技术、新能源、新材料、新制造、新零售、新技术、生物制药等新的产业集群正在迸发活力;创新驱动、科技支撑、知识产权转化、技术转移等新的动能正在超越旧的动力,新经济成为支撑经济发展的重要力量。术国度重点实验室&rdquo和武汉法利莱结合研制的WALC4020宽幅面数控激光切割机,除了可以到达上述要求及切割幅面宽的特点外,还具有以下技术创新点:悬臂倒挂横梁、直线电动机驱动、SIEMENS840D控制器、专有光束质量调整零碎、穿透检测、自动聚焦、打孔切割双流量控制零碎以及垂直升降式交流任务台构造等。这些技术创新使WALC4020激光切割机的技术功能超越其他同类产品,到达国际先进程度。

  2.激光焊接

  激光焊接是一种高速度、非接触、变形小的消费加工办法,十分合适少量而延续的加工进程。法利莱大功率激光科研基地消费的公用激光焊接机,或交融焊接、切割于一体的激光加工设备,能成倍提高焊接质量。其焊接接头强度高,可以到达与母材等强度,设备功能波动、反复性好、牢靠性高,焊接接头无脱断,并且在国际率先开收回汽车排气管、传动部件和消费工件的激光焊接成套设备,能成倍提升消费效率和运用寿命,经济效益非常分明。

  3.激光硬化

  激光硬化就是激光淬火,是用高能激光束疾速扫描气缸孔外表,在外表极薄一层的小区域内(光斑大小)疾速吸收能量而使温度急剧上升。由于金属基体优秀的传热、导热性,外表热量迅速传到气缸基体的其他局部,从而在极短的霎时完成自冷淬火,完成气缸孔外表的相变硬化。

  激光外表硬化与惯例的硬化工艺相比,其开展历史很短,但从已获得的效果来看,激光硬化处置工艺是一种具有很多特点的外表硬化处置新工艺。

  其次要特点有:

  (1)资料外表的高速加热和高速自冷。

  (2)激光硬化处置后的工件外表硬度高,比惯例淬火要高5%~20%,可取得极细的硬化层组织。

  (3)由于激光加热速度快,因此热影响区小,淬火应力及变形小。

  (4)可以对外形复杂的零件和不能运用其他惯例办法处置的零件停止部分硬化处置。同时,也可以依据需求在同一零件的不同部位停止不同的激光硬化处置。

  (5)激光硬化工艺周期短,消费效率高,工艺进程易完成计算机控制,自动化水平高,可纳进消费流水线。

  (6)激光硬化靠热量由表及里的传导自冷,无需冷却介质,对环境无净化。

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  由热处置实际可知,资料热处置后的硬度与温度的变化速率有亲密关系。变化速率越大,硬度越高,耐磨性越好。激光淬火后,在工件外表可失掉晶体细化、组织致密的马氏体和莱氏体,表层石墨消逝,碳化物含量添加,弥散度提高,在次表层发生剩余奥氏体。对铸铁资料来说,工件外表硬度大幅度提高后,硬度可从原来的180~250HV提高到1000HV左右,耐磨性提高3~4倍以上,而且工件外表的抗疲惫功能和抗腐蚀功能也取得分明提高。

  随着大功率激光器的研制成功,激光加工技术在机械产业失掉迅速开展和普遍使用,大功率激光切割焊接技术必将为民族产业起到很好的助推作用!