光纖激光切割工藝

發表時間:2017-12-20 作者:駿屹激光
  在金屬加工應用領域中,用戶經常面臨如何選擇最適合的金屬切割工藝的問題。實際上,除了光纖激光切割工藝之外,還有其它不少切割工藝,現在主流的金屬切割工藝,在切割厚度,切割精度,冶金性能,生產效率等方面都各有特點。

  下文將簡單地做出一些概述性總結,希望給大家參考一二。

  不僅僅是光纖激光切割工藝,下面是對這些不同工藝的簡要說明,包括火焰切割,精細等離子,3千瓦的光纖激光和水刀。一起來看一下吧……

  一.火焰切割工藝
  火焰切割工藝是我們這里討論的所有切割技術中最簡單的。其原理是先用可燃氣體加熱鋼鐵到“燃點”溫度(大約是1800F),一旦通過預熱達到這個溫度,再噴射純氧與熾熱的鋼鐵產生放熱反應,迅速侵蝕掉鋼鐵。火焰只能切碳鋼,多用在1/4”(約6.35mm)到6”(約150mm)的厚度。切割速度在超過2”(約50mm)厚度時比其他工藝快。在一臺數控機床上同時安裝多把火焰割炬很容易,而且便宜,這樣能使產能翻倍。
  5’x10’火焰切割床成本:8--18萬人民幣(速度低的相對簡單型機床)單位零件或單位長度的切割成本:用氣相當多,切割速度慢。鋼板厚度越厚,相對于等離子,其切割成本越有優勢。通常每英尺切割成本比等離子高,超過2”(約50mm)厚度時,成本相對較低。
  易用性:火焰數控切割床要求操作員很有經驗,才能達到最快的切割速度和最好的切割質量。通常還需要一直監視切割的過程。
  生產率:火焰切割由于預熱時間長,切割速度慢,所以生產效率很低。
  切割件精度:好的操作工在最合適的速度、高度、氣體、噴嘴情況下,切割件尺寸公差大概是正負0.030”(約0.76mm),斜度小于1度。
  邊緣質量、冶金性能:火焰切割的熱影響區很大。斷面粗糙并且有掛渣。
  維護要求:火焰切割床的維護比較簡單,用戶自己就能掌握。

  二.精細等離子切割工藝
  精細等離子是利用高溫的電離氣體產生高能量密度的切割電弧,所以能切割所有導電材料。最新的技術對操作者沒有經驗的要求。精細等離子最適合切割26gauge(約0.45mm)到2”(約50mm)厚的碳鋼,以及160mm厚度內的不銹鋼和鋁。
  5’x10’等離子切割床成本:40--60萬人民幣(速度更快,配備調高和除塵)單位零件或單位長度的切割成本:約6.35mm到2”(約50mm)厚的碳鋼上,等離子的切割成本相對于其他工藝是最低的。

  易用性:配備最新的數控和軟件后,等離子非常易學易用。由于專業的工藝參數都已經內置在套料軟件里,所以對操作者沒有經驗要求。


等離子切割工藝

等離子切割

  生產率:厚度大于約6.35mm時,切割速度快于激光。厚度小于2”(約50mm)時,切割速度快于火焰。等離子是所有切割工藝中速度最快、效率最高的。
  切割件精度:碳鋼切割件尺寸公差大概是正負0.015”(約0.38mm)到0.020”(約0.5mm)。對于厚度小于3/8”(約9.5mm)的薄板,斜度在2-3度。對于厚度大于1/2”(約12.7mm)的厚板,斜度在1度以內。
  邊緣質量、冶金性能:熱影響區很小,通常小于0.010”(約0.25mm)。斷面可焊性好,光潔無掛渣。

  三.光纖激光切割工藝 

  光纖激光是目前最新的激光技術。其使用的固態激光發生器比傳統的Co2激光要更高效,而且光纖激光的波長適合在細軟的光纖中傳導,比起只能用鏡面反射傳導的Co2激光要具柔性,更易維護。高能的激光通過聚焦,熔化被切割材料,輔助氣體(切碳鋼時通常使用氧氣)吹掉熔融的金屬。一臺3千瓦的光纖激光在切割能力和速度上相當于4到5千瓦的Co2激光。其切割能力一般能達到?”(約19mm)厚的碳鋼。

光纖激光切割工藝

光纖激光切割工藝

  5’x10’光纖激光切割床成本:200--300萬人民幣(激光切割床要求運動精度更高,且需要遮光防護)單位零件或單位長度的切割成本:厚度小于約6.35mm時,激光切割成本最具優勢。隨著厚度的增加,切割速度顯著降低,雖然切割質量和精度很好,但切割成本卻高于等離子。
  易用性:與最新的等離子系統類似,配備最新的數控和軟件后,激光切割床也一樣易學易用,因為所有的設置都是自動的。
  生產率:在薄板上生產效率最高,厚度增到?”(約6.35mm)時,與等離子持平。
  切割件精度:最好的光纖激光切割件尺寸公差大概是正負0.01”(約0.25mm)內。優于等離子,可與水刀媲美。斜度在1度以內。
  邊緣質量、冶金性能:熱影響區比等離子略小。
  維護要求:相比之前的Co2激光,光纖激光的維護難度大幅降低,在廠商電話支持下,用戶一般可以掌握。

  四.水刀切割工藝

  水刀技術已經有了數十年的歷史,從蛋糕到花崗巖材質上都有著非常廣泛的應用。軟的材料能用純水切割,高壓水流(40,000到60,000psi)由噴嘴壓縮,增加流速和能量密度。也可以在水流中加砂,砂的作用就類似于鋸的齒,在水流的推動下進行切割。當前最先進的水刀泵能達到100,000psi的高壓水。更高的壓力意味著更快的切割速度,當然停機維護時間也會增加,因為泵的密封需要定期更換。相對于其他切割工藝,水刀最大的兩個優勢在于沒有熱影響區和能切幾乎任何材質。另外水刀的切割精度很好。但水刀最大的劣勢在于其切割速度很慢。

等離子切割工藝

水刀切割

  5’x10’水刀切割床成本:50--90萬人民幣(由于速度慢,所以運動性能要求低,比激光床便宜,比等離子床略貴)單位零件或單位長度的切割成本:由于水刀切割速度太慢,所以單位零件的切割成本相比于其他工藝是最高的。
  易用性:與最新的等離子系統類似,配備最新的數控和軟件后,水刀切割床也一樣易學易用。對操作者的經驗要求很低。
  生產率:在碳鋼和不銹鋼上很慢,切鋁會快點。
  切割件精度:水刀的精度是所有切割工藝中最好的,切割件尺寸公差大概是正負0.005”(約0.13mm)內。斜度在1度以內。
  邊緣質量、冶金性能:對被切割的材料冶金性能沒有影響。斷面光滑,切割質量與砂礫和切割速度有關(越慢越光滑)。

  維護要求:維護比較簡單,用戶自己就能掌握。


  以上就是本文全部的五種切割工藝了,雖然粗略一看,五種工藝的切割樣件都差不了多少。但是如果仔細看的話,大家就能發現空氣等離子的樣件有明顯斜度,特別是小孔。氧氣等離子的切割斜度減小,精細等離子幾乎看不出來斜度。

  雖然只在1/2”(約12.7mm)的碳鋼上做對比是不公平的,在這個厚度范圍,激光切割機無疑是最好的選擇,但是如果我們切1/8”(約3mm)的鋁,相信水刀和激光會更高效、精度更高;如果尺寸要求放寬,價格低廉的空氣等離子應該是最好的選擇。

  所以,首先明確自己的需求和實際應用,綜合考慮本文所述的各種工藝特點,相信您一定能選擇最適合的金屬切割工藝和設備。


  以上即為光纖激光切割工藝的全部內容,希望這篇文章能夠對大家有所幫助。
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