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船舶制造

激光切割機(jī)在船體加工中的優(yōu)勢(shì)

星之球科技 來源:http://www.laser568.com2015-10-16 我要評(píng)論(0 )   

激光切割機(jī)的工作原理及在船體加工中的應(yīng)用。

 激光切割機(jī)的工作原理主要是將激光束聚焦成很小的光點(diǎn),其最小直徑(可小于0.1mm);使焦點(diǎn)處達(dá)到很高的功率密度(可超過 106 kw/cm²),這是光束輸入(光能轉(zhuǎn)換)的熱量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過被材料反射的傳導(dǎo)或擴(kuò)散部分,材料很快加熱至汽化溫度,蒸發(fā)形成孔洞,隨著光束與材料相對(duì)線性移動(dòng),使孔洞連接形成寬度很窄(如0.1mm左右)的切縫,切邊熱影響很小,基本沒有變形,無毛刺,精度高。切割過程如下示意圖:
 
 
激光切割機(jī)與常規(guī)下料設(shè)備的對(duì)比
 
大漢激光針對(duì)船體板材零件下料方式總結(jié)出主要有四種:火焰切割、等離子切割、剪切加工以及激光切割。
 
設(shè)備性能的對(duì)比
這幾種下料方式在船體加工中各有秋千,其中火焰切割機(jī)能進(jìn)行厚板的下料;等離子切割機(jī)速度快;剪切加工材料利用率高,但只能局限于對(duì)于直線邊零件的加工,切精度誤差較大;激光切割機(jī)主要是切割精度高,設(shè)備穩(wěn)定性高,切切割熱輸入小。但切割厚板速度相對(duì)較慢。正是由于精度高的優(yōu)勢(shì),激光切割機(jī)在高新產(chǎn)品薄板建造、分段建造過程中無余量精度管理、商船建造中對(duì)焊接坡口直線度要求高的工序:如FCB法拼板、雙絲埋4弧自動(dòng)焊等方面,有著無可替代的優(yōu)勢(shì),這些激光切割機(jī)的有點(diǎn)為改類工法的順利執(zhí)行奠定了重要基礎(chǔ)。
 
下面列出了激光切割機(jī)與其它兩種切割設(shè)備在參數(shù)直觀簡(jiǎn)略的對(duì)比:
 
 
激光切割機(jī)在實(shí)際生產(chǎn)中的應(yīng)用
 
通過激光切割設(shè)備與其它下料設(shè)備性能的對(duì)比,得知激光切割設(shè)備的主要加工個(gè)優(yōu)勢(shì)在于切割精度高,熱變形小的特性。這一特性在實(shí)際生產(chǎn)中有著廣泛的應(yīng)用前景。
 
推進(jìn)高新船舶分段建造過程無余量
 
高新船舶對(duì)于船體分段轉(zhuǎn)配精度要求高,構(gòu)架轉(zhuǎn)配間隙必須控制在1mm范圍。以某型船底部分段EB02為例,以往采用等離子對(duì)肋板下料時(shí),為了保證裝配間隙,在煤塊肋板上均設(shè)置修割余量(如下圖:),這些肋板上的余量都是在現(xiàn)場(chǎng)裝配時(shí)手工進(jìn)行修割的,修割質(zhì)量參差不齊割縫內(nèi)氧化物不易清楚,同時(shí)增加了裝配工作量,裝配周期增長(zhǎng),致使整個(gè)分段建造周期延長(zhǎng)。采用激光切割機(jī)下料提高了零件精度,在相對(duì)取消裝配余量厚,構(gòu)架裝配速度明顯加快。整個(gè)分段的裝配質(zhì)量也明顯提升,分段建造完工精度也同時(shí)得到提升,事實(shí)證明,更加精準(zhǔn)的零件有利于保證分段完工主尺寸。
 
促使薄板下料工法變革
 
薄壁上層建筑分段建造師整個(gè)高新工程船體建造中的一個(gè)重要環(huán)節(jié),其最薄圍板厚只有2mm;在整個(gè)上層建筑分段建造過程中,從下料到部件制造,分段制造,總組搭載一系列過程均是手里過程,薄壁板材很容易失穩(wěn)變形。所以薄壁上層建筑分段的建造每個(gè)過程都是控制關(guān)鍵,而正是激光切割機(jī)的引入,推進(jìn)了薄壁下料的工法變革。為保證分段建造質(zhì)量奠定了重要作用。
 
在引進(jìn)激光切割機(jī)之前,對(duì)薄板2-3mm下料主要是通過人工劃線后,采用剪刀車進(jìn)行剪切下料。再通過扎平機(jī)進(jìn)行矯平;人工劃線和剪切的累積精度偏差在3mm左右,致使在圍壁拼版裝配間隙超差,無法實(shí)現(xiàn)裝配間隙1mm范圍內(nèi)的要求,現(xiàn)場(chǎng)往往有大量的修割現(xiàn)象;而對(duì)于4-6mm的鋼板,采用等離子切割,由于板材薄、切割熱量大,鋼板邊緣直線度達(dá)不到要求,切割扎平后,仍需利用刨邊機(jī)進(jìn)行邊緣加工,增加了加工工序。
 
到了部裝階段,就有大量圍壁因下料誤差報(bào)廢或返工,而在到分段圍壁裝配時(shí),圍壁邊勢(shì)修割或裝配間隙超差等問題更是層出不窮,未采用加工切割機(jī)下料前,正個(gè)薄板圍壁材料報(bào)廢率高。引進(jìn)激光切割機(jī)厚,正是利用其加工精度高、熱輸入小的特點(diǎn),所有薄壁均采用激光切割下料,一步到位,省去了劃線、扎平、刨邊的工序;杜絕了由于下料問題導(dǎo)致的板材損耗;大大提高了加工效率。
 
  
 
顯然,由上見圖看出,采用激光切割機(jī)進(jìn)行薄板下料時(shí)一次工藝上的變革。大大提高了薄壁分段加工的效率和質(zhì)量。 
 
總之,激光切割機(jī)作為一種新型船體零件切割設(shè)備,相比其他常規(guī)切割設(shè)備,具有加工精度高,熱變形小,設(shè)備穩(wěn)定性好,配件損耗率低,環(huán)境污染小等的優(yōu)勢(shì),在船舶生產(chǎn)制造中有較大的應(yīng)用潛力。目前在高新船舶分段中無余量建造、薄板下料工法變革方面有較好的應(yīng)用,大大提高了加工效率,消除了現(xiàn)場(chǎng)修割的現(xiàn)象,減少了人工和材料浪費(fèi)。激光切割機(jī)的優(yōu)勢(shì)在船舶制造中將會(huì)更廣,更深層次的應(yīng)用。

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