激光高效切割技术在工程机械制造中的应用

激光高效切割技术在工程机械制造中的应用

沈思远

（浙江内曼格机械制造有限公司浙江省嘉兴市314500）

摘要：随着科学技术的飞速发展，对于激光技术的研究与应用越来越广泛，现已发展为机械制造产业中最为关键的技术之一。激光高效切割技术在工程机械制造中的应用给工程机械制造业的发展带来了新的动力。本文首先对工程机械切割下料的现状进行了分析，进而研究了激光高效切割的特点及其在工程机械制造中的应用情况。

关键词：激光高效切割技术；工程机械制造；应用

近年来，随着经济的发展以及科技的进步，激光技术得到了越来越深入的研究与应用，不管是军事方面还是民用方面都不乏激光技术的身影。其中，激光高效切割技术因其经济、实用的特点被广泛应用于制造业中，特别是工程机械制造这种需要不断进行材料切割的领域。

一、工程机械切割下料的现状

（1）装载机下料的特点

以装载机为例，首先，是下料材料。主要涉及到碳素结构钢等材料，其自身有着非常好的力学特性，出现冷、热裂纹的可能较小，切割之前无需进行预热，切割之后也无需特殊操作。其次，是结构特点。用到的工件有：薄板件(比如，驾驶室、盖板等)，板厚1～4mm左右；中板件（比如，车架、斗杆、铲斗等），板厚6～20mm左右；厚板件（比如，前、后轮），板厚超过20mm。其中，薄、中板件所占比重较高。为了保证下料的表面质量优化，以及较低的制造成本等，一般要求对不同板厚使用相应的切割技术。

（2）切割下料的应用分析

一般来说，通常包括以下三种较为常见的切割工艺：火焰、等离子以及激光切割。首先，火焰切割，多数情况下用在低碳钢的切割。因为该工艺的热输入影响高，速率低，因此主要用来切割板厚大于20mm、尺寸精准度要求不高的材料，所以更多的是用于开坡口、薄板的整形。其次，等离子切割。因其技术特性，主要用来进行低于30mm厚度的碳钢、低合金钢的切割；还可用于氧乙炔难以切割的板材。最后，激光切割。该工艺下的产品质量高，表面光滑，相关粗糙度能控制在12.5mm以下，还有着以下优势：切缝窄、外形好，热影响低，不会产生热变形、噪声小、低污染等。激光可以切割的范围非常广，比如各类金属、非金属材料，不会受到硬度的干扰（比如，陶瓷）。但也有一定的缺陷，主要是用在板厚低于10mm的钣金件的切割，所以，该技术更多的被使用在各类工程机械钣金件的切割过程。

二、激光高效切割的应用特点及优势

随着科技的发展进步，激光的应用范围不断获得拓展，而且激光切割技术占到了其中的近六成左右，已发展为激光应用的重要领域。近年来，激光切割设备不断更新，切割材料更加多样化，制造工艺更加复杂化，被大量使用在军事、民用等众多行业。当前，激光的功率逐渐提升，对其的应用有效的改善了机械制造的作业效率，以及产品质量。

（1）激光高效切割的应用特点

其具有以下应用特点：无接触加工、高效能、高质量，以及普遍的适用性和灵活性，可用范围广等。①切缝宽度小，材料的应用效率高。可以精准切割外形复杂、存在尖角的器件，精准度能够达到±0.05mm。②操作时间短，变形小，热影响低，接近0.08～0.1mm。③切割过程中只需定位，所以没有机械应力及其他损伤。④速度快，能够达到机械工艺的二十倍，尤其方便用在中、薄板的切割过程中。⑤噪声、振动低，对环境影响不大。

（2）激光高效切割的优势

激光切割不仅能够用来迅速方便地切割多种形状各异的材料，还能用于切割因为规格差别，需进行修正的零件设置孔位置，比如车架、车身两边装饰线等。三维激光切割技术，因为其具有的灵活性以及高质量的特点，被许多企业用来切割板材轮廓和校正。比如，应用Rofin-Sinar的500W激光器利用光纤连接到装在机械手上的焊头，用来切割装载机门各类安装孔，一分钟就能实现一扇门的开孔作业。此外，也常常用在安装后的加工、开行李架固定孔等环节。它既减少了试制时间又节约了模具，充分的表现出了激光切割技术的应用优势。

与别的切割技术比较，激光切割具有以下几方面的优势：首先，工件能够实现各种形式的密集排料或套裁，对材料进行更加充分的应用，而且加工过后的配件不会发生任意形变。其次，制造效率高，以一毫米厚的铝合金板为例，速度能够达到40m/min。高效率能够有效的降低成本，使得单件生产成本明显的降低，理想情况下比传统的加工工艺还要低。最后，不需要刀具、模具。在信息技术的控制下，能直接进行二维、三维以上所有形状的板类、壳体类的加工制造，尤其方便用于新产品的研发，包括多类型、小批量的钣金类零件的制造，可以省掉成本过高的模具设计、生产费用，并尽可能的缩减生产时间。

三、激光高效切割技术在工程机械制造中的应用

与国际上的先进国家相比，国内的激光技术发展较晚，尽管经过近些年的追赶已发展出像华工激光、楚天激光等许多知名的激光加工企业，但在关键技术层面与国外相比还有着很大的差距，尤其是激光电源的应用，更多的还是依靠国外，这就造成了激光加工的成本居高不下，在企业的应用还不能大量推广。不过，随着我国激光技术的飞速发展，激光电源必然会在成本、工艺等层面取得突破，以促进激光切割技术在我国的应用。

其发展趋势如下：首先，激光切割必将朝着自动化、智能化方向迈进。将CAD/CAPP/CAM、智能技术与激光切割相结合，发展出智能化的综合性激光加工设备。其次，还将向着多元化的激光加工中心发展，将激光切割、焊接以及热处理等流程的质量反馈结合在一起，尽可能的发挥出激光技术的综合优势。再次，激光切割将向着高效能、高精度，以及功能性、适用性发展，激光切割技术的应用范围将会不断扩大。最后，激光切割还有着柔性化的发展趋势。

结语

本文首先对工程机械切割下料的现状进行了分析，进而研究了激光高效切割的特点、优势及其在工程机械制造中的应用情况。随着激光技术的飞速发展，激光切割技术也将不断趋于完善。因为激光高效切割技术有着高效能、高精度等特点，再加上自动化、智能化的发展趋势，激光高效切割技术将在我国的工程机械制造领域起到越来越关键的作用。而相关的机械制造企业也应当发力于激光高效切割技术的深层次研究，以为企业的未来发展提供技术上的支持。

参考文献

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[3]尹杰,董松金,刘言学,等.激光加工技术在工程机械制造中的应用探讨[J].工程机械,2011,42(9):50-53.

作者简介

沈思远（1988-02），男，汉族，籍贯：浙江省嘉兴市，学历：本科，当前职务：生产工程师，当前职称：助理工程师，研究方向：钣金、钢板下料切割、机械加工、工程管理。