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CO2激光切割機在工業(yè)中的應(yīng)用
文章導(dǎo)讀：
用剪床下料成形復(fù)雜零件大批量的采用沖壓,單件的采用振動剪。七十年代后,為了改善和提高火焰切割的切口質(zhì)量,又推廣了氧乙烷精密火焰切割和等離子切割。為了減少大型沖壓模具的制造周期,又發(fā)展了數(shù)控步?jīng)_與電加工技術(shù)。各種切割下料方法都有其有缺點,在工業(yè)生產(chǎn)中有一定的適用范圍。
CO2激光切割機技術(shù)比其他方法的明顯優(yōu)點是：
（1）切割質(zhì)量好。切口寬度窄（一般為 0.1--0.5mm）、精度高（一般孔中心距誤差0.1--0.4mm,輪廓尺寸誤差0.1--0.5mm）、切口表面粗糙度好（一般Ra為 12.5--25μm）,切縫一般不需要再加工即可焊接。
（2）切割速度快。例如采用2KW激光功率,8mm厚的碳鋼切割速度為1.6m/min；2mm 厚的不銹鋼切割速度為3.5m/min,熱影響區(qū)小,變形極小。
（3）清潔、安全、無污染。大大改善了操作人員的工作環(huán)境。當(dāng)然就精度和切口表面粗糙度而言,CO2激光切割不可能超過電加工；就切割厚度而言難以達(dá)到火焰和等離子切割的水平。但是就以上顯著的優(yōu)點足以證明：CO2激光切割機已經(jīng)和正在取代一部分傳統(tǒng)的切割工藝方法,特別是各種非金屬材料的切割。它是發(fā)展迅速,應(yīng)用日益廣泛的一種先進(jìn)加工方法。
九十年代以來,由于我國社會主義市場經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,企業(yè)間競爭激烈,每個企業(yè)必須根據(jù)自身條件正確選擇某些先進(jìn)制造技術(shù)以提高產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率。因此CO2激光切割技術(shù)在我國獲得了較快的發(fā)展。
CO2激光切割機的工業(yè)應(yīng)用
世界第一臺CO2激光切割機是二十世紀(jì)七十年代的誕生的。三十多年來,由于應(yīng)用領(lǐng)域的不斷擴(kuò)大,CO2激光切割機不斷改進(jìn),目前國際國內(nèi)已有多家企業(yè)從事生產(chǎn)各種CO2激光切割機以滿足市場的需求,有二維平板切割機、三維空間曲線切割機、管子切割機等。根據(jù)美國激光工業(yè)應(yīng)用權(quán)威雜志“Industrial Laser Solution”2000年度報告統(tǒng)計：1999年全世界共銷售的激光切割系統(tǒng)（主要是CO2激光切割系統(tǒng)）為3325臺,共11.74億美元。據(jù)不完全統(tǒng)計我國目前每年生產(chǎn)CO2激光切割機近100臺,共1.5億元人民幣。雖然激光切割的發(fā)展趨勢較快,但應(yīng)用水平與發(fā)達(dá)國家相比差距較大。至2003年我國已在工業(yè)生產(chǎn)中使用的CO2激光切割系統(tǒng)累計已達(dá)500臺左右,約占全世界正運行系統(tǒng)總量的1.5%。
CO2激光切割機的購置者主要是兩類單位：
一類是大中型制造企業(yè),這些企業(yè)生產(chǎn)的產(chǎn)品中有大量板材需要下料、切料,并且具有較強的經(jīng)濟(jì)和技術(shù)實力；
另一類單位是加工站（國外稱Job Shop）,加工站是專門對外承接激光加工業(yè)務(wù)的,自身無主導(dǎo)產(chǎn)品。它的存在一方面可滿足一些中小企業(yè)加工的需要；一方面在初期對推廣應(yīng)用激光切割機起到宣傳示范的作用。
1999年美國全國共有激光加工站2700家,其中51%從事激光切割工作。八十年代我國激光加工站主要從事激光熱處理工作,九十年代后,激光切割機及攻站逐步增加。在此基礎(chǔ)上隨著我國大中型企業(yè)體制改革的深入和經(jīng)濟(jì)實力的增強,越來越多的企業(yè)將采用CO2激光切割機。
從目前國內(nèi)應(yīng)用情況分析,CO2激光切割機廣泛應(yīng)用于<12mm厚的低碳鋼板、<6mm厚的不銹鋼板及<20mm厚的非金屬材料。對于三維空間曲線的切割,在汽車、航空工業(yè)中也開始獲得了應(yīng)用。
目前適合采用CO2激光切割機的產(chǎn)品大體上可歸納為三類：
第一類：從技術(shù)經(jīng)濟(jì)角度不宜制造模具的金屬鈑金件,特別是輪廓形狀復(fù)雜,批量不大,一般厚度<12mm的低碳鋼、<6mm厚的不銹鋼,以節(jié)省制造模具的成本與周期。已采用的典型產(chǎn)品有：自動電梯結(jié)構(gòu)件、升降電梯面板、機床及糧食機械外罩、各種電氣柜、開關(guān)柜、紡織機械零件、工程機械結(jié)構(gòu)件、大電機硅鋼片等。
第二類：裝飾、廣告、服務(wù)行業(yè)用的不銹鋼（一般厚度<3mm）或非金屬材料（一般厚度<20mm）的圖案、標(biāo)記、字體等。如藝術(shù)照相冊的圖案,公司、單位、賓館、商場的標(biāo)記,車站、碼頭、公共場所的中英文字體。
第三類：要求均勻切縫的特殊零件。最廣泛應(yīng)用的典型零件是包裝印刷行業(yè)用的模切版,它要求在20mm厚的木模板上切出縫寬為0.7~0.8mm的槽,然后在槽中鑲嵌刀片。使用時裝在模切機上,切下各種已印刷好圖形的包裝盒。國內(nèi)近年來應(yīng)用的一個新領(lǐng)域是石油篩縫管。為了擋住泥沙進(jìn)入抽油泵,在壁厚為6~9mm的合金鋼管上切出<0.3mm寬的均勻切縫,起割穿孔處小孔直徑不能>0.3mm,切割技術(shù)難度大,已有不少單位投入生產(chǎn)。
國外除上述應(yīng)用外,還在不斷擴(kuò)展其應(yīng)用領(lǐng)域。
（1）采用三維激光切割系統(tǒng)或配置工業(yè)機器人,切割空間曲線,開發(fā)各種三維切割軟件,以加快從畫圖到切割零件的過程。
（2）為了提高生產(chǎn)效率,研究開發(fā)各種專用切割系統(tǒng),材料輸送系統(tǒng),直線電機驅(qū)動系統(tǒng)等,目前切割系統(tǒng)的切割速度已超過100m/min。
（3）為擴(kuò)展工程機械、造船工業(yè)等的應(yīng)用,切割低碳鋼厚度已超過30mm,并特別注意研究用氮氣切割低碳鋼的工藝技術(shù),以提高切割厚板的切口質(zhì)量。因此在我國擴(kuò)大CO2激光切割機的工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域,解決新的應(yīng)用中一些技術(shù)難題仍然是工程技術(shù)人員的重要課題。
