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厚鋼板是指厚度在4.5mm至100mm之間的鋼板,廣泛應(yīng)用于建筑工程、機(jī)械制造、容器制造、造船、橋梁建造、軍工等重要工業(yè)領(lǐng)域。厚鋼板的切割是生產(chǎn)中的第一道工序,也是影響產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。目前,厚鋼板切割加工常用的設(shè)備有三種:CO2激光切割機(jī)、等離子切割機(jī)和火焰切割機(jī)。本文將對(duì)這三種設(shè)備的原理、特點(diǎn)和適用范圍進(jìn)行簡(jiǎn)要介紹。
激光切割技術(shù)是利用高功率密度激光束照射被切割材料,使材料很快被加熱至汽化溫度,蒸發(fā)形成孔洞,隨著光束對(duì)材料的移動(dòng),孔洞連續(xù)形成寬度很窄(如0.1mm左右)的切縫,完成對(duì)材料的切割。CO2激光器是一種氣體激光器,其激光波長(zhǎng)為10.6μm,在紅外光譜范圍內(nèi)。CO2激光器具有輸出功率大、效率高、穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn),適合于大功率激光加工。
CO2激光切割機(jī)與其他切割方法相比,最大區(qū)別是它具有高速、高精度和高適應(yīng)性的特點(diǎn),同時(shí)還具有以下優(yōu)點(diǎn):
切縫細(xì):由于激光束聚焦后能量密度很高,所以能夠形成很細(xì)的切縫,一般在0.1mm~0.5mm之間。
熱影響區(qū)小:由于激光束能量集中在很小的區(qū)域內(nèi)作用于材料表面,所以只有很小一部分材料受到熱影響,導(dǎo)致變形或結(jié)構(gòu)變化的可能性很小。
切割面質(zhì)量好:由于激光束能夠沿著任意方向進(jìn)行非接觸式切割,并且沒(méi)有機(jī)械應(yīng)力作用于材料上,所以能夠保證切割面平整光滑,無(wú)毛刺或裂紋。
切割時(shí)無(wú)噪聲:由于激光束與材料之間沒(méi)有直接接觸,并且沒(méi)有使用液壓或氣動(dòng)元件驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng),所以在整個(gè)切割過(guò)程中沒(méi)有噪聲產(chǎn)生。
切縫邊緣垂直度好:由于激光束與被切材料垂直作用,并且沒(méi)有側(cè)向力作用于材料上,所以能夠保證切縫邊緣垂直度良好。
切邊光滑:由于激光束能夠?qū)⒈黄蛉刍慕饘傺杆俅底撸⑶覜](méi)有使用任何輔助氣體或潤(rùn)滑液冷卻材料表面,所以能夠保證切邊無(wú)氧化層或殘留物。
切割過(guò)程容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制:由于激光束可以通過(guò)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)進(jìn)行精確調(diào)節(jié)和控制,并且可以與數(shù)控系統(tǒng)或機(jī)器人系統(tǒng)相結(jié)合實(shí)現(xiàn)復(fù)雜圖形的快速準(zhǔn)確地自動(dòng)化加工。
CO2激光切割機(jī)在世界市場(chǎng)上正在向高功率、大幅面、厚板材方向發(fā)展,在造船、橋梁、鐵塔、大型機(jī)械設(shè)備等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景。目前國(guó)際上已經(jīng)出現(xiàn)了4000W~8000W甚至更高功率的CO2激光器和大幅面(如20m×5m)甚至超大幅面(如40m×10m)得CO2激光切割機(jī)。這些設(shè)備可以持續(xù)穩(wěn)定地對(duì)16mm~35mm甚至更厚的碳鋼板進(jìn)行高質(zhì)量的快速切割。
等離子切割機(jī)
等離子弧切割是利用高溫等離子電弧的熱量使工件切口處的金屬局部熔化(和蒸發(fā)),并借高速等離子的動(dòng)量排除熔融金屬以形成切口的一種加工方法。等離子弧是一種帶電粒子組成的氣體流體,在電場(chǎng)作用下能夠傳導(dǎo)電流并放出強(qiáng)烈的電弧。