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借助激光和水刀技术实现精度和多样化

发布时间:2020/01/03 08:56

借助激光和水刀技术实现精度和多样化

发布于:2020年1月3日

发布人:江苏科茂自动化有限公司

关于:激光切割,水切割

水切割

当今的激光和水刀切割技术为各种材料的精确应用提供了灵活性。使用这两种技术的选择部分取决于要处理的材料,因为这两种技术都可以提供精确的切割效果。用水切割可以轻松,经济地加工难以用激光加工的材料,例如铝,黄铜和铜。

虽然激光技术在大多数钣金应用中具有高处理速度的显着优势,但水刀技术为难以用激光切割或需要非热影响表面的材料提供了灵活性。同时使用这两种技术可提供精确度,速度,灵活性和多样化的制造。

激光

激光器广泛用于涉及钣金和板件的制造过程。激光普及的部分原因是对精度,可重复性,速度和整体质量的不断增长的需求。下游工艺(例如机器人焊接和折弯机操作)得益于更高的精度。生产适合于紧公差夹具的组件是在制造过程的前端使用高精度切削工具所带来好处的一个典型例子。

激光可以熔化或汽化材料,而且不需要很少甚至不需要设置时间,因此可以高速加工金属薄板。由于激光是可以切割几乎任何形状的单个工具,因此消除了对昂贵的硬工具的需求以及这些工具涉及的设置时间。高速激光器具有很高的加速和减速速率,从而实现了最佳的点对点定位和轮廓切割速度。钣金激光切割速度可能超过每分钟1,000英寸,具体取决于材料的厚度。激光提供了消除二次精加工操作的额外好处,并且零件可以直接从切割移动到其他下游工艺。

激光切割机

典型的激光切割单元包括激光机,以及材料管理和自动加载/卸载系统,允许制造商在无人值守的操作中处理大量不同类型和厚度的材料。作业直接从生产办公室发送到激光器。

系统会自动选择适当的材料类型和厚度来处理作业,然后将其卸载到工作台上或将其回存到材料塔内的架子上。套件或组件可以存放在自己的架子上,也可以根据下一个过程存放材料。例如,可以将移动到弯曲,焊接和喷漆区域的组件存储在不同的架子上,以便于处理。

激光限制

尽管在许多情况下,激光似乎是制造商的最佳工具,但它们确实有其局限性。最明显的局限性是由于材料的特性或由于热处理产生的有毒烟雾而无法切割多种材料。

另一个限制是难以处理厚度超过1英寸的钢板材料。必须特别注意不要使金属过热。切割顺序必须绕板移动以抵消热量,并且通常使用材料厚度作为标准偏移距离来分隔零件。铝,黄铜和铜由于其反射和导热特性而具有更多的工艺限制。

由于激光对金属微观结构的影响会导致裂纹和硬化,因此激光在航空航天应用中的使用受到严格限制。这种效应称为热影响区。禁止对承受较大载荷力的结构部件(例如机翼部件)进行激光精加工,因为切割表面的微观结构变化可能会在载荷应力下导致灾难性的破坏。

水刀

另一方面,由于技术在处理各种材料和厚度方面的灵活性,水刀在航空航天和其他行业中得到广泛使用。同样,水刀加工不会改变切割表面的微观结构。
水切割

水的基本侵蚀特征在数百万年以来形成的大峡谷和土雕中很明显。在水刀切割系统中,当水压产生到55,000 PSI并以每秒近3,000平方英尺的速度加速时,其侵蚀特性是瞬时的并且非常强大。虽然纯水侵蚀是水刀切割的一种形式,但也存在另一种磨料水刀切割。

非磨料与磨料

使用非磨料水刀的行业包括食品行业,其中一些食品使用高压水流被切割或分离(甜点,牛肉,家禽)。纺织业,其中的衣服被裁切成一定形状和尺寸要求(蓝色牛仔裤);造纸行业用于将纸卷切成不同的宽度;以及装饰行业中的泡沫行业,例如汽车和船用座椅泡沫。

磨料射流(图2)将矿砂(例如石榴石)添加到水流中以加速腐蚀过程。这为硬质材料(例如金属,石材,大理石,玻璃和复合材料)提供了更具腐蚀性的介质。

使用研磨水刀的行业包括金属行业,该行业为许多工业和消费品加工各种类型和厚度的金属;用于加工特殊应用的玻璃行业,例如开槽和多层防弹玻璃;塑料行业消除与热处理相关的环境问题;建筑应用的石材和大理石行业;制造树脂材料的复合材料工业则同时用于航空航天和汽车工业。

研磨水刀广泛用于钣金和板件制造。由于对铝,不锈钢,铜,黄铜等较厚零件的加工需求不断增长,因此水刀的受欢迎程度有所提高。以及不需要HAZ的较薄材料(图3)。通过添加切割头和堆叠技术,水刀几乎可以像激光一样高效地加工薄材料。

例如,假设您要切割1/8英寸的高音量。铝零件。4 kW激光可以以200 IPM的进给速率处理这种材料,而单头水刀的处理速度为120 IPM。在水刀上增加第二个切割头,并同时使用两个切割头进行处理,可以将净进给速度提高到240 IPM。

研磨水刀的另一个特点是能够堆叠厚度不同的异种材料。如果您不超过系统的最大厚度额定值。用激光切割切割不是一个可行的选择,特别是对于不同的材料类型而言。

由于水刀切割不会产生热量,因此零件间距不是关键考虑因素,可以接近以优化材料利用率。

水刀的冷切割消除了对释放某些金属可能散发的有毒烟雾的担忧,而大多数塑料,橡胶和复合材料肯定可以通过热处理来实现。

精密水刀

对于大多数应用,精密水刀可保持+/- 0.002英寸的严格公差。由于这种能力,精密水刀与激光和其他加工工艺的精度类别相同。
精密水切割

对于水刀,切割表面没有激光切割表面常见的热影响区,熔渣形成,重铸层或热变形。水刀也是一种单一工具,能够切割几乎无限的形状,从而无需昂贵的硬工具和相应的安装时间。

水刀还消除了二次精加工操作,因为它们不会产生会影响焊接或油漆完整性的炉渣形成或氧化层。

在当今的环境中,越来越多的公司需要减少其供应链和供应商,因此能够为您的客户提供单一的交钥匙制造过程就显得尤为重要。可以为同一个客户交付多种产品的供应商将受益于不断增长的业务和利润。使用激光和水刀将帮助您在几乎无限的材料和应用范围内实现精度和多样化。

江苏科茂自动化有限公司 www.jskemao.cn