激光具有良好的單色性、相干性和平行性三個(gè)特點(diǎn),特別適用于材料加工。國(guó)內(nèi)傳統(tǒng)的管道切割方法主要依靠人工鋸切割、鋸切割、滾輪擠壓、砂輪切割、氣焊切割等,這些加工方法基本上具有切割效率低、工人勞動(dòng)強(qiáng)度高等缺點(diǎn),激光切割加工效率快,加工效果好,廣泛應(yīng)用于工業(yè)領(lǐng)域。
隨著科學(xué)、技術(shù)和工業(yè)領(lǐng)域的發(fā)展,管道制造部件已廣泛應(yīng)用于飛機(jī)制造、建筑機(jī)械、運(yùn)輸、石化、農(nóng)牧業(yè)機(jī)械等工業(yè)部門。在實(shí)際生產(chǎn)中,管道材料具有生產(chǎn)成本低、加工成型性好、結(jié)構(gòu)件重量輕、材料節(jié)約等優(yōu)點(diǎn),因此管道切割在工業(yè)領(lǐng)域起著非常重要的作用。由于管道材料的形狀、尺寸和應(yīng)用場(chǎng)合不同,管道切割受到加工質(zhì)量等因素的限制,因此選擇合理的加工設(shè)備、加工方法和工藝措施非常重要。
管道切割有很多不便,雖然國(guó)內(nèi)傳統(tǒng)的切割方法也能達(dá)到應(yīng)用效果,但加工效率低,加工效果差。因此,管道切割與激光技術(shù)的結(jié)合將使管道切割領(lǐng)域具有更廣闊的發(fā)展前景。
激光切割管材的現(xiàn)狀及未來(lái)的發(fā)展
激光切割管具有切口寬度窄、熱影響面積小、切割速度快、靈活性好、切口清潔、無(wú)工具磨損等優(yōu)點(diǎn)。隨著數(shù)控激光切割機(jī)的出現(xiàn)和發(fā)展,各種空間自由曲面和曲線加工技術(shù)的發(fā)展可以更好地展示其獨(dú)特的一面。在激光切割管道時(shí),不僅需要激光點(diǎn)相對(duì)于工件在三維空間一定的軌跡移動(dòng),而且在整個(gè)加工過(guò)程中,激光光軸總是垂直于切割管道的加工表面。對(duì)于可以自動(dòng)對(duì)焦的數(shù)控光纖激光切割頭,其噴嘴可以通過(guò)自動(dòng)測(cè)量和控制系統(tǒng)自動(dòng)跟蹤工件表面。生產(chǎn)實(shí)踐表明,管道切割的關(guān)鍵是大限度地消除切割質(zhì)量缺陷,以滿足管道材料的加工要求。對(duì)于復(fù)雜的管道材料,激光切割加工不僅比傳統(tǒng)的加工方法更快,而且可以大大保證加工質(zhì)量。
管材激光切割概述
在加工過(guò)程中,應(yīng)首先確保管道部件的切割,以獲得所需長(zhǎng)度的管道空白。國(guó)內(nèi)傳統(tǒng)的管道切割方法難以滿足大規(guī)模生產(chǎn)的需要,這些傳統(tǒng)的管道部件加工方法,切割表面加工質(zhì)量一般較差,有些甚至產(chǎn)生變形、坍塌等加工缺陷。除了切割外,有些管道還需要其他形式的加工,如:裝飾和燈具圖案切割、螺旋線、正弦、余弦線切割、標(biāo)記等。如果這些形式的管道加工采用傳統(tǒng)的加工方法,不僅加工效率低,而且難以滿足理想的加工要求,有些甚至無(wú)法加工。
激光切割管材的優(yōu)點(diǎn)
使用激光切割管材(包括正切、斜切、成型切割等。)切口寬度一般為0.1~0.3mm,切割的位置和溫度可以準(zhǔn)確控制,更有利于生產(chǎn)的自動(dòng)化和智能化。與傳統(tǒng)加工方法相比,切割效率可提高8~20倍,加工成本可降低70%~90%,可節(jié)省15%~30%的材料損耗。此外,激光切割的噪音較小,對(duì)環(huán)境的影響較小。傳統(tǒng)的加工方法需要多個(gè)連續(xù)的過(guò)程來(lái)完成零件的加工,可以通過(guò)激光切割在同一臺(tái)設(shè)備上實(shí)現(xiàn)。隨著設(shè)備性能的不斷提高和加工工藝的不斷改進(jìn),可以利用激光對(duì)管道進(jìn)行高質(zhì)量的切割。
未來(lái)管材激光切割的發(fā)展趨勢(shì)
激光切割采用非接觸式加工方法。在整個(gè)加工過(guò)程中,不會(huì)對(duì)管壁產(chǎn)生任何壓力,因此不會(huì)導(dǎo)致管道外表面變形或坍塌。同時(shí),在激光切割管道時(shí),切割接頭的熱場(chǎng)復(fù)雜,冷卻困難,切割熔渣容易堵塞。因此,有必要加強(qiáng)對(duì)這些方面的深入研究。
激光切割對(duì)管道材料、形狀、尺寸、加工環(huán)境的自由度要求很大,其空間控制(射擊方向變化、旋轉(zhuǎn)、掃描等)和時(shí)間控制(開、關(guān)、脈沖間隔)優(yōu)良,易于控制,由于激光切割精度高,毛刺少,大大,毛刺少,大大降低了后續(xù)處理的時(shí)間。當(dāng)管道的直徑或形狀發(fā)生變化時(shí),只需修改程序,因此開發(fā)管道切割軟件具有很大的研究?jī)r(jià)值。激光切割系統(tǒng)與計(jì)算機(jī)數(shù)控技術(shù)的結(jié)合,可以形成高效的自動(dòng)化設(shè)備,為高質(zhì)量、高效率、低成本的加工開辟新的道路。
為了提高管道切割的工作效率,使用管道激光切割自動(dòng)生產(chǎn)線是有效的生產(chǎn)方式。如何使用管道切割自動(dòng)生產(chǎn)線進(jìn)行激光切割?首先,聚焦后的激光束必須與管道切割自動(dòng)生產(chǎn)線上的切割管道同步運(yùn)行,其次,聚焦后的激光聚焦可以旋轉(zhuǎn)一周,激光束軸總是垂直于管道軸。在切割過(guò)程中,管道切割生產(chǎn)線的激光束與切割管道一起移動(dòng)。這些同步運(yùn)動(dòng)必須通過(guò)特殊的控制系統(tǒng)來(lái)控制,因此研究管道激光切割自動(dòng)生產(chǎn)線也具有重要意義。