隨著重工業(yè)的不斷發(fā)展,激光切割技術(shù)慢慢從輕工業(yè)薄板切割向重工業(yè)厚板大尺寸切割過渡,激光切割逐漸進(jìn)入大功率時(shí)代。針對(duì)新時(shí)代工業(yè)制造對(duì)金屬切割精度與厚度提出的新需求,激光切割機(jī)的可實(shí)現(xiàn)功率越來越高。如今,大功率激光切割設(shè)備已廣泛應(yīng)用在幾乎所有板材加工制品的上游,大到航天飛機(jī)、輪船、汽車,小到洗衣機(jī)、冰箱、空調(diào)等,都離不開大功率激光切割機(jī)。除了工業(yè)制造,大功率激光技術(shù)及裝備亦是國防戰(zhàn)略和新興產(chǎn)業(yè)的制高點(diǎn)之一,對(duì)國家安全和國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)起著重大支撐作用。從工業(yè)發(fā)展來看,大功率是激光切割行業(yè)發(fā)展到一定階段的必然產(chǎn)物,也是行業(yè)的大勢(shì)所趨。
在金屬板材加工領(lǐng)域,金屬激光切割機(jī)的優(yōu)勢(shì)已經(jīng)毋庸置疑,因其加工效率高、質(zhì)量好,已逐漸取代傳統(tǒng)加工工藝,成為金屬板材切割的主流設(shè)備。但是在中厚板加工領(lǐng)域,光纖激光切割機(jī)卻面臨著種種困境:(1) 板材越厚所需要的激光設(shè)備功率越大,技術(shù)難度越高;(2) 高端大功率激光切割技術(shù)被國外巨頭壟斷,行業(yè)發(fā)展受制于人;(3) 由于技術(shù)局限,金屬切割所能達(dá)到的厚度極限在30mm 左右,一些超厚板無法一次切透;(4) 板材越厚,切割速度越慢,生產(chǎn)效率嚴(yán)重受到制約。
針對(duì)這些技術(shù)局限,國內(nèi)的激光設(shè)備生產(chǎn)廠商在中厚板切割領(lǐng)域一直積極的尋求突破。而邦德激光在經(jīng)過不斷的辛勤努力之后,終于取得了里程碑式技術(shù)成果,新推出的S 系列超高功率激光切割機(jī)(圖1),功率最高可達(dá)到25000W,這是人類有史以來第一臺(tái)功率達(dá)到25000W 的超高功率激光切割機(jī),這也是中厚板加工工具史上一次激動(dòng)人心的跨越。
S 系列機(jī)型配備強(qiáng)大的高功率激光裝置,可高速切割大幅面金屬厚板,并且性能強(qiáng)勁,高效穩(wěn)定,在優(yōu)化切割質(zhì)量的同時(shí),強(qiáng)勢(shì)刷新生產(chǎn)效率,如表1 所示。
表1 S 系列產(chǎn)品系數(shù)
25000W 超高功率激光切割機(jī)技術(shù)亮點(diǎn)
切割厚度
25000W 超高功率激光切割機(jī)突破了30mm 的行業(yè)切割極限,將碳鋼板材切割厚度刷新到60mm 甚至70mm,不銹鋼板材切割厚度飆升至80mm 以上。
切割速度
此次發(fā)布的超高功率激光切割機(jī)擁有數(shù)倍于普通金屬切割機(jī)的加工速度,借助超高功率激光切割機(jī),用戶能在幾小時(shí)內(nèi)完成近一周的工作,單位產(chǎn)值驟升的同時(shí),
人工及電費(fèi)等生產(chǎn)成本指數(shù)級(jí)折降。
圖2 鑄鐵床身
鑄鐵床身
除了光學(xué)上的要求外,還需要設(shè)備擁有超強(qiáng)承重的機(jī)械結(jié)構(gòu),此次切割機(jī)結(jié)構(gòu)配備了邦德自主研發(fā)的鑄鐵床身技術(shù)(圖2),采用最低抗拉強(qiáng)度200MPa 的片狀石墨鑄鐵一體澆鑄成形,含碳量、抗壓強(qiáng)度、減振性以及耐磨性都大幅提高,床身缺口敏感度以及熱敏感度較之前也更低,還具備良好的潤滑性能、耐腐蝕性和尺寸穩(wěn)定性,減少了因床身振動(dòng)帶來的加工誤差,同時(shí)還降低了設(shè)備在使用時(shí)的損耗,穩(wěn)定性較普通焊接床身提高30%,加工精度提升30%,床身精度可保持50 年甚至更長。
S 系列技術(shù)特點(diǎn)
自動(dòng)更換噴嘴
在激光切割中,常常需要根據(jù)切割材料的厚度及材質(zhì)更換噴嘴,所以如何高效、快速地更換噴嘴,并保證每次更換都萬無一失并保持精度,是激光切割領(lǐng)域的一個(gè)技術(shù)難題。然而要實(shí)現(xiàn)噴嘴自動(dòng)更換,首先必須使控制系統(tǒng)達(dá)到非常高的準(zhǔn)確度,再配合高精密度的傳動(dòng)系統(tǒng),才有可能實(shí)現(xiàn)。種種技術(shù)難關(guān)令大部分企業(yè)望而卻步。因此,多年來業(yè)內(nèi)一直采用的是人工手動(dòng)更換噴嘴的形式,這種形式一是效率低下,需要技術(shù)人員重復(fù)勞動(dòng);二是難以保證更換后的精度和穩(wěn)定性。
面對(duì)技術(shù)難題,邦德成功研發(fā)出噴嘴自動(dòng)更換功能。噴嘴自動(dòng)更換功能只需在觸摸屏上進(jìn)行相應(yīng)操作,即可實(shí)現(xiàn)噴嘴的自動(dòng)更換、激光頭的標(biāo)定及噴嘴清洗全自動(dòng)化,不僅解放了人力,而且保證了每次更換的精度和穩(wěn)定性;并且S 系列配備豐富準(zhǔn)確的控制系統(tǒng),可根據(jù)不同材質(zhì)及厚度的板材實(shí)現(xiàn)噴嘴的自動(dòng)更換,省去人工更換噴嘴的時(shí)間,提高加工效率;S 系列還擁有自動(dòng)標(biāo)定及清洗功能,能實(shí)現(xiàn)激光頭的標(biāo)定及噴嘴清洗的全自動(dòng)化,降低了人工重復(fù)勞動(dòng)量;此外,S 系列整體部件實(shí)現(xiàn)全封閉式防護(hù),提高了部件以及人身的安全性。
閃電穿孔工藝
金屬材料切割之前必須先穿孔,然后才能開始切割。邦德自主研發(fā)的閃電穿孔工藝穿孔時(shí)間短,熱聚焦能量小,起刀點(diǎn)穩(wěn)定。保持隨動(dòng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性,可以保證達(dá)到最佳的切割效果。
據(jù)測(cè)試數(shù)據(jù)顯示,閃電穿孔可大幅降低穿孔時(shí)間約90%,提高加工效益;持續(xù)穿孔穩(wěn)定性高,廢孔率從約10% 降低到約0.3%,工件的完整度大大提高。同時(shí),節(jié)省了氣體和用電量,降低了激光器、切割頭的損害風(fēng)險(xiǎn),也提高了材料利用率。
亮切模塊
亮切模塊是邦德自主研發(fā)出的富有開創(chuàng)意義的激光亮面切割專用設(shè)備。亮切模塊突破性地解決了傳統(tǒng)激光切割鋁合金材料殘留毛刺的痼疾,不再需要費(fèi)時(shí)費(fèi)力費(fèi)
成本的二次打磨工序。
碳鋼極限切割
在激光切割行業(yè),30mm 一直是碳鋼切割的極限, 而S 系列突破了這一極限,碳鋼最大切割厚度飆升至60mm,并且S 系列還可以結(jié)合亮切模塊,實(shí)現(xiàn)亮面切割30mm 以下所有碳鋼板材(圖4)。
圖4 碳鋼極限切割樣件
厚板極限小孔切割
在激光切割領(lǐng)域,行業(yè)內(nèi)一直認(rèn)為板材的厚度即為切割小孔的最小直徑,而S 系列實(shí)現(xiàn)了最小孔徑為板厚的0.2 倍甚至更低(圖5)。
圖5 厚板極限小孔切割
完美尖角切割工藝
完美尖角切割工藝(圖6)是邦德針對(duì)碳鋼厚板高質(zhì)量切割開發(fā)出的新型工藝,較之前標(biāo)準(zhǔn)切割工藝,新工藝亮面切割速度更快、斷面坡度更?。?5mm 碳鋼單邊15 絲)。
圖6 完美尖角切割工藝樣件
鑄鋁橫梁
S 系列配備航空級(jí)鑄鋁橫梁(圖7),重量輕,剛性強(qiáng),使得切割同時(shí)實(shí)現(xiàn)高速度、高精度、高質(zhì)量。
圖7 鑄鋁橫梁
全封閉式激光防護(hù)玻璃
S 系列采用全封閉激光防護(hù)玻璃,配合激光防護(hù)玻璃與煙霧收集系統(tǒng),隔離激光對(duì)人體的傷害,保護(hù)自然環(huán)境。
結(jié)束語
中厚板作為國家現(xiàn)代化不可或缺的重要板材品種,一直被廣泛應(yīng)用于大直徑輸送管、壓力容器、鍋爐、橋梁、海洋平臺(tái)、各類艦艇、坦克裝甲、車輛、建筑構(gòu)件、機(jī)器結(jié)構(gòu)等領(lǐng)域,所以中厚板的加工水平無疑是衡量一個(gè)國家重工業(yè)水平的標(biāo)志之一。而國產(chǎn)超高功率激光切割機(jī)的出現(xiàn)將使得這些行業(yè)迎來一次全新的躍升階段,將對(duì)我國的工業(yè)發(fā)展產(chǎn)生不可估量的影響。
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