激光加工在鈑金車間的應(yīng)用分析

王延昳，劉 紅，王東華

沈陽機(jī)床股份有限公司鈑焊分公司，遼寧 沈陽 110142

0 引言

鈑金車間傳統(tǒng)的加工方式是采用剪板、沖裁和折彎的工藝流程。其中沖裁工藝流程需要大量的模具，而在鈑金車間中的沖裁具有少切削及無切削的工藝特征，十分重要。這樣在一個產(chǎn)品加工完成之中一般會需要配備幾十套，有的產(chǎn)品可能會需要上百套的模具。時間上模具本身需要一定的設(shè)計和制造周期，而產(chǎn)品還要有一定的試制周期，這樣就造成耽誤了大量的時間，沖經(jīng)濟(jì)角度來說，配備大量的模具，產(chǎn)品的成本就很相應(yīng)的提高，造成成本的浪費(fèi)。所以在整個市場競爭激烈的環(huán)境下，就急需一種新的加工方法取而代之。

綜合上述的原因，激光加工技術(shù)便在鈑金車間中應(yīng)運(yùn)而生，激光加工技術(shù)的最大特點(diǎn)是無需模具便可加工，采用激光加工落料省去了大量模具的使用，使生產(chǎn)時間和產(chǎn)品成本縮短降低，更好的在市場中取的優(yōu)勢，非常有利于多種類小批量的產(chǎn)品生產(chǎn)，及之后的大批量的產(chǎn)品生產(chǎn)。

1 激光加工技術(shù)的特點(diǎn)及優(yōu)點(diǎn)

激光本身屬于高亮度、方向性準(zhǔn)確、激光束單色性和平行性的相干光源，并且能量密度非常高。當(dāng)聚焦的激光束可以在所照射的材料上產(chǎn)生高溫。在上萬度高溫的作用下，無論材料多么堅(jiān)硬都會瞬間熔化并蒸發(fā)，同時產(chǎn)生沖擊波，使材料熔化去除。在激光材料加工過程中，本質(zhì)上造成局部受熱熔化形成汽化材料。

激光加工技術(shù)可以加工用傳統(tǒng)方法難以實(shí)現(xiàn)的零件加工。比如對于箱體較大的鋼件，需要加工許多不同大小的孔，這是傳統(tǒng)的加工方法不能做到，而激光加工技術(shù)就能夠?qū)崿F(xiàn)這些要求，即使加工相同的零件，激光加工技術(shù)也具有準(zhǔn)確性高和時間短的有點(diǎn)，這樣產(chǎn)品就具有較強(qiáng)的市場競爭力。

激光加工在二維平面中具有較強(qiáng)的柔性，使用激光切割機(jī)時，工件不動切割機(jī)割頭處于移動狀態(tài)，不會造成加工死角，使加工材料的利用率相應(yīng)提高，還可以省去設(shè)備的微連接，使得激光加工設(shè)備更加簡潔。激光加工設(shè)備的計算機(jī)控制系統(tǒng)整體控制，不用單獨(dú)控制零件、設(shè)置模具和設(shè)計加工路線，就可以進(jìn)行相應(yīng)的加工。所以激光加工技術(shù)的工藝工序準(zhǔn)備時間可以大幅的降低。激光加工設(shè)備加工速度快，縮短了加工時間，提高了生產(chǎn)效率。

2 采用激光加工技術(shù)的鈑金車間

鈑金車間加工部件的加工步驟為：產(chǎn)品前期試驗(yàn)、產(chǎn)品加工試制和產(chǎn)品批量的生產(chǎn)。在產(chǎn)品加工試制步驟時，應(yīng)及時與顧客溝通聯(lián)系，得到相應(yīng)加工的評價之后，再進(jìn)行產(chǎn)品批量的生產(chǎn)。

鈑金車間應(yīng)與顧客及時溝通商量，確定的內(nèi)容包括產(chǎn)品要求的技術(shù)目標(biāo)，技術(shù)保密內(nèi)容的合同，對產(chǎn)品專利、設(shè)計方案及圖紙的管理，對相關(guān)技術(shù)的處理和產(chǎn)品交付的具體期限。并相應(yīng)的制定合同，明確技術(shù)權(quán)限和各自權(quán)利。在加工的過程中要對顧客的技術(shù)內(nèi)容進(jìn)行保密，使其產(chǎn)品不會受到侵權(quán)損害。

當(dāng)接到批量試制或生產(chǎn)的委托后，技術(shù)人員應(yīng)按合同要求的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行加工。要保證鈑金車間的技術(shù)人員的職業(yè)素質(zhì)，應(yīng)以快捷的工作作風(fēng)完成工作，使顧客滿意。

鈑金車間的技術(shù)人員應(yīng)熟悉激光加工設(shè)備的特點(diǎn)，了解激光加工設(shè)備的狀態(tài)，做好設(shè)備保養(yǎng)，是設(shè)備在最佳狀態(tài)下進(jìn)行，在激光加工過程中應(yīng)及時的進(jìn)行目視檢查，包括宏觀觀察和微觀觀察等，并對激光切割的截面形狀進(jìn)行觀察，做好相應(yīng)的信息記錄。

在激光加工中心的激光發(fā)生器、激光切割區(qū)、計算機(jī)控制區(qū)、原材料的上料區(qū)、成品的下料區(qū)和材料轉(zhuǎn)換裝置工作區(qū)中，在原材料的上料區(qū)和成品的下料區(qū)需要安排技術(shù)人員操作，其他的工作區(qū)可采用計算機(jī)自動控制，實(shí)現(xiàn)自動化。

3 鈑金車間的激光加工技術(shù)

3.1 激光切割技術(shù)的應(yīng)用

激光切割采用CO2激光或YAG激光器，進(jìn)行二維和三維的切割加工，具有切割精度高的特點(diǎn)。激光源功率大小不等，從5W到90kW均有系列的產(chǎn)品，鈑金件的激光切割主要是采用100W～1500W的功率激光。當(dāng)激光源的輸出功率小于1500W時，激光源為單模振蕩模式，可進(jìn)行0.2mm寬度的切割，該以功率切割之后干凈平整；當(dāng)激光源的輸出功率大于1500W時，激光源為多模振蕩模式，可進(jìn)行l(wèi)mm寬度的切割，但該以功率切割之后會有少量的污物。對厚板切割時需采用輔助氣體配合，輔助氣體包括空氣、氧氣和氮?dú)獾龋渲械獨(dú)饪梢栽谇懈钸^程中防止切面的氧化，氧氣適用于厚度較大板的高速切割情況。

激光切割可采用CAD或CAM技術(shù)，為加工工件模型和激光器提供加工信息和加工參數(shù)，可快速高精度的完成生產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)自動化的切割。，激光切割無需重更換模具，可以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)準(zhǔn)備周期縮短，生產(chǎn)成本降低的效果。

3.2 激光焊接技術(shù)

激光焊接可分為脈沖焊接和大功率的連續(xù)焊接。激光焊接能夠使單焊縫得到激光源的大密度能量，高速度的焊接是焊縫的受熱和變形影響較小，焊接的接頭性能質(zhì)量高，并且激光焊接的焊縫尺寸可以控制。在激光焊接時，當(dāng)以固定的功率、速度和透鏡配合時，激光透鏡的焦平面與焊接材料的位置可以影響材料受熱的效率，通常應(yīng)采用焊接材料高于激光透鏡的焦平面的方法。

鈑金車間激光焊接可對厚度為0.1mm～10mm的鐵、不銹鋼和鋁銅鈦等合金材料的板材進(jìn)行焊接，在對厚板的對焊和全位焊加工中，應(yīng)采用熔化極氣體保護(hù)電弧焊（MIG)）和鎢極惰性氣體焊（TIG）的混合焊接方法，此時鈑金車間的技術(shù)人員應(yīng)和顧客單位中技術(shù)人員密切配合。

3.3 激光打孔技術(shù)

激光打孔技術(shù)是激光材料加工技術(shù)中最早實(shí)現(xiàn)實(shí)用化的激光技術(shù)。鈑金車間中激光打孔一般采用的是脈沖激光，能量密度較高，時間較短，可以加工1μm的小孔，特別適用于加工具有一定角度和材料較薄的小孔，還適合加工強(qiáng)度硬度較高或較脆較軟材料的零件上的深小孔和微小孔。

激光可實(shí)現(xiàn)燃?xì)廨啓C(jī)的燃燒器部件打孔加工，打孔效果可實(shí)現(xiàn)三維方向，數(shù)量可達(dá)到上千個?？纱蚩椎牟牧习ú讳P鋼、鎳鉻鐵合金和哈斯特洛依（HASTELLOY）基合金。激光打孔技術(shù)不受材料的力學(xué)性能影響，實(shí)現(xiàn)自動化比較容易。

3.4 激光成形技術(shù)

鈑金車間的激光成形技術(shù)包括激光沖擊成形技術(shù)和激光彎曲成形技術(shù)等，可實(shí)現(xiàn)加工彎曲的板材、半球體和球體和異形截面的零件。還可以在復(fù)雜管件上加工出凸凹的造型。

激光沖擊成形技術(shù)是采用激光源對鈑金件的覆層照射，鈑料覆層受熱后產(chǎn)生塑性形變。激光彎曲成形技術(shù)是采用激光源對工件需要彎曲的部位進(jìn)行照射，受熱后急劇冷卻，產(chǎn)生彎曲形變，激光彎曲成形技術(shù)特別使用于鈑金零件彎曲成形的大批量生產(chǎn)。

4 結(jié)論

激光加工技術(shù)作為一種新工藝，是現(xiàn)代科學(xué)發(fā)展的產(chǎn)物，激光切割技術(shù)、激光焊接技術(shù)、激光打孔技術(shù)和激光成形技術(shù)在鈑金車間生產(chǎn)加工中還需要技術(shù)人員熟練操縱。隨著激光材料加工技術(shù)的發(fā)展，鈑金車間生產(chǎn)加工必然會實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定、可靠、高效和高自動化的程度。

[1]劉淑敏，椽度仁.激光加工技術(shù)的地位、特點(diǎn)和發(fā)展趨勢.國外激光，2011(3)：18-19.

[2]李建鋒.激光在鈑金工藝中的應(yīng)用.航空工藝技術(shù)，2004(5)：26-29.