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激光的变形能力

发布时间:[2019-08-13 11:24:41]

四十年前,全封帽字体在这本杂志中成为标题:激光金属切割机。据说,激光器将改变金属制造和制造。

几十年来,激光已经确定了现代精密金属制造的发展。它已成为最终的软工具,适应各种各样的制造需求。今年6月在底特律举办的国际制造商与制造商协会组织的高级激光应用研讨会上,这些要求变得非常明显。需要焊接一些东西?激光可以做到这一点。需要热处理,包覆或退火吗?激光也可以做到这一点。需要以超过冲压机的速度切割它吗?还没有,至少对于大多数标准应用来说,ALAW的一些演示展示了可能的潜力。

许多演示的核心是高功率,1微米波长的光束,包括光纤和光盘激光器,这为削减产量创造了奇迹。过去几天固态激光器可以在几小时内完成。尽管如此,该技术在过去十年中提出了一项挑战:作为制造商,您如何跟上它?

这不仅仅是物料搬运的挑战; 这也是大型激光切割机设计的挑战。当激光机的龙门架移动时,特别是在加速和改变方向时 - 在切割复杂的轮廓时它经常做的两件事 - 大型激光切割机机器只能如此快速地驱动切割头。

在某些应用中,你可以每分钟削减100米,但没有机器可以处理它。

总部位于德国的Fraunhofer IWS(www.iws.fraunhofer.de)的激光烧蚀和切割部门主管Andreas Wetzig说道。他提供了两种解决方案,每种方案适用于不同的情 对于第一个,Wetzig展示了一个采用“动态局部轴”方法的系统。龙门架不仅移动切割头,而且头部本身也在X和Y上移动,与龙门架无关。在头部组件内部,专用扫描光学系统将准直光束引向聚焦光学元件,通过喷嘴,并引导至工件。这使得头部可以非常快速地移动,即使对于复杂的轮廓也是如此。

他的第二种解决方案,对于厚度约为0.5毫米或更小的薄板,完全取下了喷嘴组件。它遵循远程激光束焊接的思想,在此过程中,高速扫描镜将光束引导到工件的不同区域,几乎瞬间从一个焊缝移动到下一个焊缝。同样,在远程激光束切割中,高速扫描光学系统会移动光束,而且没有喷嘴。是的,这个过程似乎违反直觉。毕竟,如何在没有喷嘴的情况下进行干净的切割以引导辅助气体?为了克服这一挑战,Fraunhofer采用了强烈的单模激光器(0.5毫米材料为5千瓦,200微米材料为1千瓦),逐层烧蚀材料。激光从字面上蒸发金属以产生切口。

目前,这种技术仅适用于薄材料。激光移动得非常快,但需要多次通过才能融化。随着金属变厚,需要更多的通过才能融化,因此传统和远程激光切割之间的速度差异变窄。但对于薄材料,轮廓会以惊人的速度切割。一眨眼,你就会想念它。

总部位于康涅狄格州Farmington的TRUMPF企业(www.us.trumpf.com)微处理项目经理Sascha Weiler讨论了短脉冲和超快激光应用的潜力,纳秒,皮秒和飞秒脉冲可以允许激光器可以实行各种有用的任务,从微孔钻孔和划线到退火和清洁。

例如,展示了如何使用脉冲盘式激光器清洁特定区域进行焊接准备。扫描激光头直接在大型激光切割机光束前发射线形光束,消除污染物并在其尾迹中留下干净的表面。Weiler展示了该工艺如何用于涂覆激光焊接坯料的边缘准备,去除10至20微米深的铝硅涂层。

Tewari不仅讨论了增材制造的潜力,还讨论了挑战。例如,如果您逐层构建零件,如激光熔覆或直接金属沉积,企业如何建立质量方案?在许多行业中,尚不存在行业规范。

与此同时,增材制造正在刺激真正独特的部件,证明形式应该遵循功能,增材制造使许多形式成为可能。Tewari展示了一种最初由金属铸件加工而成的支架设计。添加剂制造的支架具有几乎爪状的形状,模糊地类似于鹰爪,但是在奇数点上有孔,所有这些都是为了减轻重量和改进功能。使用传统技术制造这样的部件将是非常昂贵的。但随着增材制造,设计师的调色板扩大了。

激光有助于使所有这一切成为现实,其中大部分都将在1974年被视为科幻小说。四十年来有多么不同。与前几年一样,ALAW展示了激光技术的持续发展速度。眨眼一次,你会错过另一个技术里程碑。

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