深圳激光切割机
发布时间:2020-12-01
激光加工技术的现状

      激光加工是国外激光应用中最大的项目,也是对传统产业改造的重要手段,主要是1~ 10kW级CO2激光器、百瓦到千瓦级YAG激光器和大功率光纤激光器,实现对各种材料的 切割、焊接、打孔、熔覆和表面处理等。据近年来的激光市场评述和预测,激光器的应用占 第一位的是材料加工领域,医用激光器是国外第二大应用领域。

      激光加工应用领域中,CO2激光器以切割和焊接应用最广泛,分别占到70%和20%,表 面处理不到10%。YAG激光器的应用是以焊接、标记(50%)和切割(15%)为主。在美国 和欧洲CO2激光器占到了 70%~80%。我国激光加工中以切割为主的占10%,其中98%以上 的CO2激光器功率在1.5~3kW范围;以表面处理为主的约占15%,大多数是进行激光表面 处理汽车发动机的气缸套。激光加工技术的经济性和社会效益都很高,有很大的市场前景。

      在汽车工业中,激光加工技术充分发挥了其先进、快速、灵活的加工特点。例如在汽车 样机和小批量生产中大量使用三维激光切割机,不仅节省了样板及工装设备,还大大缩短了 生产周期;激光束在高硬度材料和复杂而弯曲的表面打小孔,速度快而不产生破损;激光焊 接在汽车工业中已成为标准工艺,日本丰田公司已将激光技术用于车身面板的焊接,将不同 厚度和不同表面涂敷的金属板焊接在一起,然后再进行冲压。虽然激光表面处理在国外不如 焊接和切割普遍,但在汽车工业中仍应用广泛,如缸套、曲轴、活塞环、换向器、齿轮等零 部件的表面处理。在工业发达国家,激光加工技术和计算机数控技术及柔性制造技术相结 合,派生岀激光快速成形技术。该项技术不仅可以快速制造模型,而且还可以直接由金属粉 末熔融,3D打印制造出金属模具。

      图1.3所示为在车身总装上用激光焊取代电阻焊的工艺,使汽车设计可以自由地发挥其 想象力和创造性,设计出独特风格的车型。同时激光焊接技术较之电阻点焊具有更高的效 率、更优异的接头性能、更少的材料消耗等优势。

      由于激光加工技术的优势,欧洲所有的汽车制造企业都无一例外地大量采用了激光加工 技术。例如,德国大众公司曾一次性订购了 260台4kW大功率YAG激光器,主要用于车 身的焊接和零部件加工。德国博世公司的生产线上安装了不同类别的大功率激光加工设备 400多台套,主要用于汽车零部件的加工和焊接。激光加工技术在汽车制造中应用的广度和 深度已经成为汽车工业先进性的重要标志。

      在航空航天领域,20世纪70年代之前,由于没有高功率连续激光器,主要是脉冲激光 焊接应用于小型精密零件的点焊,或由单个焊点搭接而成的焊缝。20世纪70年代以后,随 着数千瓦的CO2激光焊接技术的研发,情况发生了根本性的变化。几毫米厚的钢板能够一次性焊透,所得焊缝与电子束焊接相似,显示了高功率激光焊接的巨大潜力。例如,空客 A380之所以能大幅度减轻飞机重量、减少油耗、降低运营成本的主要原因,就是将激光焊 接技术应用于机身、机翼内隔板与加强筋的连接(图1.4),取代原有的锐接工艺,被德国宇航界称为航空制造业中的一大技术革命。

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      21世纪以来,YAG激光器在焊接、切割、打孔和标记等方面发挥了越来越大的作用。通常认为YAG激光器切割可以得到良好的切割质量和高的切割精度,但在切割速度上受到限制。随着YAG激光器输出功率和光束质量的提高,YAG激光器已挤进千瓦级CO?激光器切割市场。YAG激光器特别适合不允许热变形和焊接污染的微型器件,如锂电池、心脏起搏器、密封继电器等。

      光纤激光器是近年来发展起来的一种新型激光器件,也是目前国内外光电信息领域研究 的热点技术之一。因在光学模式、使用寿命等方面的优点,光纤激光器已成为新一代固体激 光器的代表,在国内外得到了广泛研究和迅速发展,有着广阔的应用前景。


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