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常見問題

從無到有詳談激光加工技術的發展

迄今為止,全球已形成了以美國、歐盟、日本等國家或地區為領頭羊的激光加工市場,激光加工技術正以前所未有的速度發展,并成為21世紀先進加工


及制造技術,并已經在全球形成了一個新興的高技術產業。


激光切割為例,目前,國際上有代表性的激光切割設備制造商有:德國TRUMPF(通快)公司,瑞士BYSTRONIC(百超)公司,意大利PRIMA(普瑞瑪)公司,美國PRC公司和日本MAZAK公司等。這些國際知名公司已陸續開發出了大功率、大幅面、高速、飛行光路、三維立體、自動數控的激光切割機,并且每年都在推出新的機型。如百超2002年推出加速度2g的高速機床(g,


重力加速度),2007年推出加速度3g(g,重力加速度)的高速機床,技術發展之迅速可見一斑。


近幾年來,我國在數控激光切割技術裝備領域發展迅速,CO2激光器功率達到4kW,加工幅面從3015mm到6 030mm都能實現,各種光路設計都已成熟應用,在驅動方面普遍采用直線電機伺服系統,國產數控激光切割設備已經具備較強的市場競爭能力。


隨著激光切割的逐步普及,市場要求進一步提高切割效率(高速切割),降低待機時間(自動上下料系統),擴大應用面(向三維立體切割、厚板、高反射材料方向發展),降低運行成本(降低電耗)等。


激光切割加工廣闊的應用市場,加上現代科學技術的迅猛發展,使得國內外激光研究學者對激光切割加工技術進行不斷深入的研究,推動著激光切割技術不斷地向前發展,發展包括以下幾個方面:


(1)伴隨著激光器向大功率發展以及采用高性能的CNC及伺服系統,使用高功率的激光切割可獲得高的加工速度,同時減小熱影響區和熱畸變,所能夠切割的材料板厚也將進一步地提高。高功率激光可以通過使用Q開關或加載脈沖波,從而使低功率激光器產生出高功率激光。


(2)根據激光切割工藝參數的影響情況,改進加工工藝,如:增加輔助氣體對切割熔渣的吹力;加入造渣劑提高熔體的流動性;增加輔助能源,并改善能量之間的耦合;改用吸收率更高的激光(YAG激光或CO2激光等)切割。


(3)激光切割將向高度自動化、智能化方向發展。將 CAD/CAPP/CAM以及人工智能運用于激光切割,研制出高度自動化的多功能激光加工系統。


(4)根據加工速度自適應地控制激光功率和激光模式,或建立工藝數據庫和專家自適應控制系統使得激光切割整機性能普遍提高。以數據庫為系統核心,面向通用化的CAPP開發工具,對激光切割工藝設計所涉及的各類數據進行分析,建立相適應的數據庫結構。


(5)向多功能的激光加工中心發展,將激光切割、激光焊接以及熱處理等各道工序的質量反饋集成在一起,充分發揮激光加工的整體優勢。


(6)隨著 Internet和Web技術的發展,建立基于Web的網絡數據庫,采用模糊推理機制和人工神經網絡來自動確定激光切割工藝參數,并且能夠遠程異地訪問和控制激光切割過程,成了不可避免的趨勢。


(7)三維高精度大型數控激光切割機及其切割工藝技術。為了滿足汽車和航空等工業的立體工件切割的需要,三維激光切割機正向高效率、高精度、多功能和高適應性方向發展,激光切割機器人的應用范圍將會愈來愈大。激光切割正向著激光切割單元FMC無人化和自動化方向發展。


(8)光纖激光切割。由于符合光纖激光器發展需要的各種光纖結構、光纖材料,特別是各種稀土摻雜光纖材料和新的激光泵浦技術均得到了快速的發展,極大地推動了光纖激光器技術的進步。目前國內外對于光纖激光器的研究方向和熱點主要集中在高功率光纖激光器、高功率光子晶體光纖激光器、窄線寬可調諧光纖激光器、多波長光纖激光器、超短脈沖光纖激光器、拉曼光纖激光器等幾個方面。


中國在今后的五到十年里,光纖激光切割裝備將會迎來快速增長與發展的時機,市場需要不同種類、功率更高的激光器以及相關技術及器件。目前國內一些激光器件及技術與國外差距較大,縮小差距不僅要進行高強度的自主創新。


同時還要加強國際間的技術交流與合作,與外國同行共同把握住中國快速發展的節奏,做到互利雙贏,共同發展。


可以預計,未來的五到十年里,大功率激光三維切焊一體機、大臺面激光切割技術、大功率激光切割柔性制造系統(FMS)、大功率激光焊接工業系統將在我國各行各業被廣泛應用。我們期望“中國裝備,裝備中國”,期望激光產業設備在我國國民經濟建設中發揮出巨大的作用。


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