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工程机械激光加工技术前景如何?

2021-04-08 04:23:19

工程机械作为机械制造业的重要分支,具有种类多、功能复杂、结构强度高等特点。虽然很少成为各种制造新技术的试验田,但由于科技人员的创新精神和勇气,新技术最终会延伸到工程机械制造领域,如焊接机器人、自动化、智能物流等。当然,激光加工技术作为一种绿色、环保、高效、非接触的加工技术,自然受到业界的青睐。

  二、激光加工的特点

  激光加工起源于60年代的德国。其加工原理主要是利用激光产生的高能粒子使工件表面熔化汽化,各种衍生加工技术都是基于这一原理进行的。由于激光束具有良好的稳定性和抗干扰性,对工件的限制(如形状、尺寸、环境等)少,可以高质量、高精度地加工大多数金属材料和非金属材料。激光加工技术一直是“高精度”的技术代表。

  总的来说,其加工特点和优势可以概括为“高、快、好、省、广”。具体内容如下:

  (1)激光加工精度高,加工效率高,材料利用率高,经济效益高。比如一台30万的激光切割机,在正常加工条件下,一年半就可以收回设备成本,产生利润。

  (2)处理速度快。由于激光的能量介质是光源,其加工速度非常快,可达100m/min。目前的3G激光切割机速度是主流加工设备的1.5倍以上。

  (3)好的激光加工抗干扰性好,不易受环境因素的影响,所以激光加工的零件质量很好,精度可以和普通机床处于同一水平(微米级)。

  (4)激光加工产品的材料利用率高,节约材料;据不完全统计,与其他加工技术相比,激光加工可节省10%~30%的材料。另外,激光加工是一种非接触式加工技术,因此设备所需耗材较少,大大节约了生产成本。

  (5)宽激光加工材料范围广,不仅可以加工金属材料,也可以加工非金属材料。此外,激光加工材料形状广泛,可以加工直线、曲线和特殊图案,实现无障碍加工。

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  三、激光加工技术在工程机械制造中的应用

  近年来,随着激光加工技术和设备的突破,激光加工越来越多地应用于工程机械产品的制造过程中。下面介绍一下目前工程机械使用的主流技术。

  3.1激光加工技术在板材切割和下料领域的应用激光切割是利用激光振荡器输出的激光束通过聚焦镜聚焦,产生的高密度能量照射材料使其熔化蒸发的切割方法。与生产中常用的热切割方法(火焰、等离子等)相比。),由于单位面积能量大,可以切割狭缝较小的高精度产品。

  比如某公司的下料中心,有精细等离子切割、光纤激光切割、平坡口切割、管道交叉线切割、钻切一体机、型钢切割等6种设备100多台套。它空白了工程机械制造商卡特、小松、约翰迪尔、国内工程机械及所属子公司的产品,服务于当地配套企业的需求。包括三台2D激光切割机和两台3D激光切割机。激光冲裁产品几乎涉及工程机械的所有零部件,如发动机罩、油箱、驾驶室等。厚度以1~25mm板材或型材为主,切割材料为Q235A  ~ 1000 MPa的高强度板材,年下料能力2万吨。

  目前工程机械板材加工行业主流技术产品使用的激光切割机有两种,分别是CO2激光切割机和光纤激光切割机。CO2激光切割机是早期产品,技术不如光纤激光器先进,波长约为光纤激光器的1/10。通常,传播是在与外部空气隔离的光路中进行的。光纤激光在光纤中传播,通过性更好,光束能量更高,热影响更小,切割线更窄,有利于提高板料冲裁效率、材料利用率和热变形。

  除了常规的激光切割下料,激光切割技术在圆孔切割、工艺间隙预留、工艺模板制作等方面具有明显的优势。可应用于工艺设备孔的“以切代钻”,节省钻孔过程的时间,提高生产效率,节约钻孔模板的制造成本。

  3.2激光加工技术在焊接领域的应用

  工程机械的传统焊接技术大多是气体保护焊、埋弧焊或氩弧焊等。焊接产品往往存在飞溅、变形等多种质量缺陷,焊接电弧和粉尘也会危害操作人员的身心健康。随着技术的发展,工业产品制造商在如何提高焊接质量、效率和减少人工劳动方面做了大量的工作,并逐渐将BIW的机器人焊接、流水线和柔性制造理念引入到工程机械的焊接过程中。

  由于激光功率的不足和前期激光焊接技术的限制,无法用于以中厚板或超厚板为主的工程机械产品。但近年来,上海交通大学、哈尔滨工业大学等知名高校对中厚板激光焊接技术进行了大量的研究和试验,也形成了高功率激光深穿透焊、电弧复合焊、超窄间隙多层填丝焊、真空负压激光焊等多种焊接方法。激光电弧复合焊接技术已成功应用于工程机械起重机的臂架。它结合了两种能量传递机制和物理特性完全不同的热源,作用于同一焊接位置。能同时发挥两种热源的优势,增加焊缝熔深,增强间隙搭桥能力,提高焊接效率,达到11 & gt2.如汽车起重机的吊臂采用屈服强度为960MPa的高强度钢,采用激光-双丝MAG复合焊接。与传统焊接相比,焊接适应性强,可应用于高反射、难焊及异种材料的焊接。提高焊接工艺的稳定性,改善焊缝成形,消除焊接缺陷,提高焊缝质量,100%全检合格;效率提高了300%。与单一热源焊接相比,复合焊接可有效增加50%的熔深,提高焊接速度,并保证较小的热输入。具有较高的填充效率,单位焊丝消耗可节约30%以上。

  3.3激光加工技术在再制造领域的应用

  近年来,工程机械再制造业务发展迅速。一方面节能降耗。属于国家大力提倡的绿色制造范畴。另一方面,再制造产品的性能与新产品基本相同,价格约为新产品的2/3。用户逐渐接受,只投入40%~60%的制造成本,企业也愿意做。零件再制造主要是更换一些磨损零件、密封件,修复机构中的磨损。其中,采用的最重要的技术是高效激光堆焊技术,也称激光熔覆技术。主要原理是利用高功率、高密度的激光束在基体表面形成微熔层,同时预置或同步添加特定成分的直接熔融金粉,从而达到磨损部位均匀修复的目的。也是增材制造技术。同时具有较高的柔性,可以选择零件的堆焊面积、材料甚至性能,为实现产品的差异化定制提供了优质可行的制造方案。如大功率推土机底盘使用的履带拉簧筒在使用中磨损,再制造采用激光熔覆对磨损区域进行补料,表面硬度合格,熔覆层硬度梯度合理,金相组织良好,可使大功率推土机弹簧筒的使用寿命提高300%。目前不仅用于再制造,而且在新产品镀铬前期替代原有的感应热处理工艺,大大提升了产品在行业内的竞争力。

  3.4激光加工技术在质量管理领域的应用

『大发官网』集团股份有限公司 、生产日期、二维码等基本信息。传统的标记技术主要是利用圆柱体的连续机械运动撞击物体,在标志表面留下运动轨迹。这种方法有一些缺点,如噪音大,字迹模糊,标志变形。激光打标技术属于非接触式加工。它是利用激光发出的光束瞬间熔化工件表面的材料,并控制激光在材料表面的路径,从而形成图形标记的方法。与传统方法相比,具有以下优点:速度快,比传统方法提高一倍以上。字体质量高,字迹清晰,还可以打印许多复杂的图案、符号、字母,这是传统的标记方式无法比拟的。非接触加工,环保无污染。结合数控软件系统,可以实现自动打标。3.5结论

  从上面的例子可以看出,激光加工技术已经被不断地应用到工程机械制造的各个工序中。当然,激光清洗技术也正受到航空航天、汽车、工程机械等领域的关注。该工艺可用于在焊接前去除油漆、清洁模具或去除氧化层和涂层。速度更快,产生的废弃物更少,所以目前在工程机械行业很少使用。针对以上激光加工技术,大部分工程机械企业都将其纳入到自己的企业工艺标准中,以提高产品的质量和效率。随着激光加工技术国产化进程的加快,一些中小企业也尝试购买激光设备进行激光加工,以降低人力成本,提高产品质量。但与国外成熟的标准化应用相比,国内加工企业还有很长的路要走。

  四。激光加工技术的发展趋势

  激光加工技术是集机械、电气、数控、光学和液压领域于一体的复杂系统。企业进入这一领域的技术门槛较高。因此,英、德、美等发达国家一直引领着激光加工业的发展方向。虽然我国在这一领域起步较晚,但随着“中国制造2025”国家战略的不断实施,我国激光设备制造商和科研机构做出了巨大努力,涌现出了华工、汉激光、团结激光等后起之秀。他们的产品和技术与国外激光设备的差距正在缩小。此外,激光加工技术的发展也是一个漫长而艰巨的过程,需要社会各界的努力。我相信未来激光加工技术会在以下几个方面发展。

  (1)激光小型化激光器一直是激光加工技术的核心部件,它的尺寸将决定整个设备的尺寸。由于前期微电子技术和光学技术的限制,激光器体积大,占地面积大。随着新的激光技术(如光纤技术、紫外技术等)的不断进步和发展。),研制了一批转换效率高、工作稳定性好、光束质量好、体积小的激光器,为激光设备的小型化提供了良好的基础。

  (2)多功能加工可以满足市场的需求。激光设备制造商不再追求单一的激光加工功能,而是开发集切割、焊接、热处理、喷涂两种或两种以上功能于一体的设备,为客户实现设备价值的价值。

  (3)智能设备随着互联网技术的兴起,智能设备将是激光加工技术的又一大趋势。智能工厂将各种生产计划和物料的加工数据上传到企业云,工程师通过远程终端远程控制办公室,发布操作指令,控制设备运行状态,实现产品生产过程的数字化、自动化和信息化。动词(verb的缩写)结束语

  随着“中国制造2025”计划的实施,激光加工技术以其无可比拟的优势成为推动工程机械行业转型升级的重要工具。互联网、5G等大量信息技术引入后,激光加工制造也开始向智能制造转型。在国家大力提倡企业坚持技术创新的背景下,国内激光厂商将不断加大研发力度。d投资并为市场提供更高性价比的激光设备,从而带动新兴领域和传统制造工艺的创新,也为未来激光加工技术在工程机械制造行业更广泛的应用提供技术支持。

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