注意事项
加工精度
激光切割加工厂介绍激光切割的加工精度是由加工机性能、光束品质、加工现象而决定的整体精度。
一、关于尺寸变化
即使按照程序进行切割,也有加工产品无法满足精度要求的情况。所以需要根据不同的情况采取对策。
1.加工产品的全体尺寸有变化
这是由于切口上激光焦点直径和其周围燃烧区域形成的切口宽度所影响的。
虽然在相同条件下,对相同的加工物,使用同一偏置补偿值可以确保其精度,但是焦点位置的设定要凭借加工机操作人员的感觉来确定,而且热透镜作用也会造成焦点位置的变化,所以需要定期检查最佳的偏置补偿值。
2.加工方向(部分)上的尺寸误差有差别
板材上部的尺寸精度与尺寸精度有不同的情况。这个现象要考虑两方面的原因。首先,光束圆度和强度分布不均一,造成切口宽度沿加工方向有所不同。解决的方法是进行光轴调整或清洗光学部件。其次,被加工物受热膨胀会引起加工形状长方向尺寸变短的情况。
3.翘曲引起的变化
尺寸精度虽然在要求范围内,但由于热变形等原因会造成发生翘曲。加工铝、铜、不锈钢等时非常显着,它受到线膨胀系数、热容量等物性的影响。就加工形状来说,纵横比越大,翘曲量就越大。采用低热量加工条件以及加工线路等在加工程序上下工夫,但还没有完全解决问题。
加工板件所拥有的残余应力对翘曲和尺寸误差也有影响,所以我们需要对加工程序始终保持一定的配置方向。
4.间距精度变化
加工很多孔时,孔与孔之间的间距精度会出现偏差。由于在热膨胀情况下开孔,冷却收缩后,间距变小。我们可以在程序中补正收缩部分的精度或者灵活运用形状缩放功能。无论什么情况,都要在初期加工后,测定其加工尺寸,补误差。当间隔精度不随加工位置而变化,而是在整个加工区里都恶化时,其原因是机械精度的恶化而造成的。
5.圆度变化
在激光加工中加工孔切割面产生坡度是无法避免的,下面直径比背面直径大,一般都评估背面稍小一侧的圆度。
激光穿孔
1、穿孔的难度
在切割的开始部位加工开始加工所需要的孔称做穿孔。板越厚,穿孔就越不稳定。可以说,板厚大于12.Omm的厚板切割中,发生加工不良现象的70%起因于穿孔不好。为了实施稳定的穿孔,在这里对穿孔的加工特性进行说明。
2、穿孔的原理
在穿孔过程中,贯通之前加工中产生的熔融金属堆积在被加工物表面上孔的周围。从发光后对被加工物表面加热过程,到缓慢加热进行穿孔作用,直至最后的贯通是连续进行的。这个方法,如果板件厚度大于9.Omm,则穿孔时间就会急剧增加,但是孔径约为0.5mm,比切口窄,热影响也小。因此,如果增加加工能力,加大输出能量,熔融金属就很难全部从孔径上部排出,出现过度燃烧现象。CW条件是在被加工物表面的略微上方设定焦点位置,增大加工孔径,迅速加热的方法。虽然出现大量熔融金属,飞散到被加工物表面上,但却大幅度缩短了加工时间。
在穿孔的孔壁上也会出现吸收激光能量的现象。在穿孔加工过程中,照射的激光在穿孔中多重反射,边被吸收边向下传播。为了缩短穿孔时间,就要补充被孔壁吸收而
被减弱的能量,即在穿孔过程中有必要增加输出功率。而且,为了减少对孔壁周围的热影响,要在增加输出功率的同时,尽可能的缩短穿孔时间,减少激光对孔壁周围的照射。
3、对付穿孔中出现缺陷的四个原则
穿孔过程中出现缺陷时,有必要对各种现象进行原因分析和找出处理方法。
(1)缺陷发生的瞬间
要确认是在穿孔的过程中,还是在穿孔结束后开始切割时发生的缺陷。如果是穿孔过程中发生的,则根据穿孔开始或者穿孔过程中条件切换时的具体情况,来修正发生问题的输出功率和气压条件。如果缺陷发生在穿孔结束之前,那是因为贯通之前切换到切割条件,有必要延长穿孔时间。
如果切割开始时发生加工缺陷的现象,那是因为在孔的表面周围堆积的熔融金属部位难以通过,所以有必要在开始位置设定脉冲条件或低速条件。
(2)缺陷产生的位置
如果在加工平台的特定位置,集中出现穿孔缺陷,那是因为激光光轴和喷嘴中心偏离。这需要调整光路偏离。
如果穿孔位置过于集中或者是在切割线路的附近进行穿孔,由于加工位置温度过高,也会造成穿孔缺陷。
图3-3是将厚12.Omm的SS400板件作为被加工物,材料温度从常温变化到200℃,调查与加工缺陷之间关系的结果。数据是表示在各温度条件下进行50次穿孔,穿孔缺陷和切割缺陷的发生比例。温度越高,缺陷的发生率就越大。因此有必要研究加工顺序,改善程序尽量沿着尚未过热的线路进行穿孔和切割。
(3)发生穿孔不良的时间
随着加工时间的推移,加工不良的发生次数只见增加不见减少时,其原因可能是发振器故障引起的输出功率变动。如果增加冷却时间就能恢复的话,其原因可能是光学部件热透镜的作用引起的。这种情况下就需要维修光学部件,并与供应商联系。
(4)发生穿孔不良的材料
对于发生穿孔不良的材料,要确认过去是否进行过良好加工,确认记录很重要。如果有过去加工的记录,就不需要调整加工条件,可以认定是加工机和光学部件的缺陷,进行检查找出原因。
4、适当的穿孔条件
被加工物的厚度越厚,穿孔时间在整体加工时间中所占的比例就会增加,对缩短穿孔时间的要求就会提高。对穿孔时间缩短有效的加工条件参数是脉冲峰值输出功率和脉冲波形及平均输出功率。
5、防止在对不锈钢进行穿孔时出现须状物
在切割不锈钢时,孔表面周围会留下飞散须状的金属熔渣,在镜面及条纹表面材料上会出现划伤。而且,须状金属熔渣与静电感应式加工头的喷嘴发生接触时,会出现对焦异常的报警。根据板件的薄厚程度,其相应的处理方法也不同,图3-6表示了其处理措施。图3-6a是板厚1.Omm的不锈钢穿孔结果,脉冲频率越大,金属熔渣就越少。图3-6b是板厚6.Omm的穿孔结果,设定的辅助气体压力高,就可减少金属熔渣。
6、高反射材料穿孔时的注意事项
在切割铜、纯铝等高反射材料时,需要在被加工物表面涂抹光束吸收剂。光束吸收剂不仅有提高加工能力的效果,而且从安全的角度上也有抵制反射的作用。加工条件需要降低脉冲频率,提高脉冲峰值的每1个脉冲能量。而且通过增大气体压力,使熔融金属挤入板件内部,提高加工能力的效果。
防护措施
1、为避免发生各种伤害,首先对激光加工设备采取必要的防护措施。这些措施主要包括以下方面。
(1)激光加工设备要可靠接地,电器系统外罩的所有维修门应安装有连锁装置,电器外罩应设置相应措施一边在进入维修门之前使内部的电容器组放电。
(2)激光加工设备应有各种安全措施,在激光加工设备上映舍友明显的危险警告标志和信号,如“激光危险”“高压危险”等字样。
(3)激光加工的光路系统应尽可能全部封闭,如使激光在金属管中传递,以防止对人体的直接照射造成伤害。
(4)如果激光加工的光路系统不可能全封闭,则光路应设在较高的位置,使光束在传递过程中避开人的头部,让激光从人的高度以上通过。
(5)激光加工设备的工作台应采用玻璃等防护装置屏蔽,以防止激光的反射。
(6)进行激光加工的场地也应设有明显的安全标志,并设置栅栏、隔墙、屏风等,防止与工作无关人员误入危险区。
2、对人身的保护
(1)对于激光切割机的防护设备典型的就是激光防护镜,因为防止激光对人眼损伤的防护镜,按其防护原理可分为反射式、吸收式、衍射式和复合式等几种,当然,他们都会根据激光切割机的激光辐射波长进行过滤防护,达到对人体的激光切割机激光的保护,这也是市场上较为安全方便的激光切割机的防护设备。
(2)人体如果有了足够的健康程度,对于激光切割机的稍微辐射是可以抵御的。所以激光切割机操作人员要注意酌情多吃一些胡萝卜、豆芽、西红柿、瘦肉、动物肝等富含维生素A、C和蛋白质的食物,经常喝些绿茶等等。因为这些食物都能帮助人类较好的保护眼睛,让人体能够在激光切割机辐射的条件下,较好的保护人体。
发展现状
激光作为上世纪发明的新光源,它具有方向性好、亮度高、单色性好及高能量密度等特点,已广泛应用于工业生产、通讯、信息处理、医疗卫生、军事、文化教育以及科研等方面。据统计,从高端的光纤到常见的条形码扫描仪,每年与激光相关产品和服务的市场价值高达上万亿美元。我国激光产品主要应用于工业加工,占据了40%以上的市场空间。
激光加工作为激光系统最常用的应用,主要技术包括激光焊接、激光切割、表面改性、激光打标、激光钻孔、微加工及光化学沉积、立体光刻、激光刻蚀等。
激光加工设备就是利用激光加工技术改造传统制造业的关键技术设备之一,主要产品则包括各类激光打标机、焊接机、切割机、划片机、雕刻机、热处理机、三维成型机以及毛化机等。这类产品已经或正在进入各工业领域。
从全球激光产品的应用领域来看,材料加工行业仍是其主要的应用市场,占比为35.2%;通信行业排名第二,其所占比重为30.6%;另外,数据存储行业占据第三位,其所占比重为12.6%。
2011年,全球激光工业加工设备销售额获得了强劲的两位数增长。据《工业激光解决方案》(ILS)的数据显示,2011年全球激光系统销售收入70.60亿美元,同比增长16%,其中,激光器销售收入19.56亿美元,同比增长18%。
2011年,激光应用各领域的增长同比有所放缓,但在智能手机、平板电脑、3D电视、触摸屏、LED及TFTLCD等产品的带动下,娱乐及显示市场成为行业新的增长点。
2005年至2011年间,我国激光加工设备的增长较快,年均增速超过20%,远高于世界激光加工设备年均增长率。2008年后,在调结构、拉动内需等措施的刺激下,我国激光在铁路机车、工程机械、军工、新能源等行业应用获得大幅增长。
《2014-2018年中国激光加工设备制造行业产销需求预测与转型升级分析报告》调查数据显示,2009年,我国激光加工设备行业规模达到46亿元,2010年突破55亿元,2011年约为60亿元,激光加工设备市场呈现出稳定、高速增长的态势。预计“十二五”期间,我国激光加工设备行业市场规模年均增速将超过20%,市场规模将有望突破130亿元。
激光加工设备行业的发展对促进科学技术的发展和进步、推动对传统工业改造升级和加速国防技术的现代化发挥了积极的作用。
发展前景
激光应用于材料加工,被誉为制造技术的革命。据中国光学会资料,中国激光加工产业发展迅猛,总产值已经从1999年的1.6亿元人民币增加到2003年的12亿元。但从整体实力上看,中国对高功率激光切割技术和成套设备的应用还处于初级阶段,美国投入使用的激光切割机有25000台,而中国仅有600余台。
华中科技大学激光研究专家朱晓说:“没有掌握核心技术,造成采购成本过高,是中国高档激光器、激光成套设备市场长期被国外产品占领的主要原因。”他举例说,如激光切割设备,虽然过去中国产的每台售价才170万元人民币,远低于进口货70万美元的价格,但切割性能不能满足高水平加工的需要,因此中国激光切割设备大部分是进口货。
此次武汉华工制造的第二代大型激光切割机与正在批量制造的第一代国产化产品相比,切割速度、切割质量和安全稳定性能都有了很大提高。此外,第三代大型激光切割机产品的研发工作正在顺利进行,样机将于2005年初问世。
朱晓表示,自20世纪90年代末至今,中国激光加工设备的工艺技术和制造水平有了重大突破,关键光学器件实现国产化,数控技术也有了大幅提高,加上通过引进吸收海外先进技术,中国造尖端激光加工设备在质量、功能、稳定性等方面与国际知名品牌的差距已逐渐缩小。
调查统计结果显示,中国已有200余家激光相关企业,主要分布在湖北、北京、江苏、上海和广东(含深圳、珠海特区)等经济发达省市,这些地区的年销售额约占全国激光产品市场总额的90%。已基本形成以上述省市为主体的华中地区、环渤海、长江三角洲、珠江三角洲四大激光产业群。随着激光加工设备行业竞争的不断加剧,大型企业间并购整合与资本动作日趋频繁,国内优秀的激光加工设备企业越来越重视对行业市场的研究。
对激光加工设备制造行业市场跟踪搜集的一手市场数据,采用国际先进的科学分析模型,全面而准确的为您从行业的整体高度来架构分析体系。报告主要分析了中国激光加工设备行业的生产与发展;激光加工设备行业当前的市场环境与企业竞争力;激光加工设备行业的发展状况及进出口市场;激光加工设备行业的竞争格局、竞争趋势;激光加工设备行业细分产品市场发展状况;激光焊接专利技术分析;激光加工设备市场的领先企业经营状况;激光加工设备行业的发展趋势与前景预测。同时,佐之以全行业5年全面详实的一手连续性市场数据,让您全面、准确地把握整个行业的市场走向和发展趋势。
近十年来,随着工业激光应用市场在不断扩大,激光加工领域也不断开拓,由传统的钟表、电池、衣扣等轻工行业向机械制造业、汽车制造业、航空、动力和能源以及医学和牙科仪器设备制造业等应用领域拓展,将有效拉动激光加工设备的需求。
2011年,全球激光工业加工设备销售额获得了强劲的两位数增长。据《工业激光解决方案》(ILS)的数据显示,2011年全球激光系统销售收入70.60亿美元,同比增长16%,其中,激光器销售收入19.56亿美元,同比增长18%。
激光已广泛应用于工业生产、通讯、信息处理、医疗卫生、军事、文化教育以及科研等方面。据统计,从高端的光纤到常见的条形码扫描仪,与激光相关产品和服务的市场价值高达上万亿美元。中国激光产品主要应用于工业加工,占据了40%以上的市场空间。
激光加工已经或正在进入各工业领域。
2011年,激光应用各领域的增长同比有所放缓,但在智能手机、平板电脑、3D电视、触摸屏、LED及TFTLCD等产品的带动下,娱乐及显示市场成为行业新的增长点。
2005年至2011年间,中国激光加工设备的增长较快,年均增速超过20%,远高于世界激光加工设备年均增长率。2008年后,在调结构、拉动内需等措施的刺激下,中国激光在铁路机车、工程机械、军工、新能源等行业应用获得大幅增长。
2009年,中国激光加工设备行业规模达到46亿元,2010年突破55亿元,2011年约为60亿元,激光加工设备市场呈现出稳定、高速增长的态势。预计“十二五”期间,中国激光加工设备行业市场规模年均增速将超过20%,市场规模将有望突破130亿元。
激光加工设备行业的发展对促进科学技术的发展和进步、推动对传统工业改造升级和加速国防技术的现代化发挥了积极的作用。



















