激光加工在鈑金車間的應用分析

王延昳，劉 紅，王東華

沈陽機床股份有限公司鈑焊分公司，遼寧 沈陽 110142

0 引言

鈑金車間傳統的加工方式是采用剪板、沖裁和折彎的工藝流程。其中沖裁工藝流程需要大量的模具，而在鈑金車間中的沖裁具有少切削及無切削的工藝特征，十分重要。這樣在一個產品加工完成之中一般會需要配備幾十套，有的產品可能會需要上百套的模具。時間上模具本身需要一定的設計和制造周期，而產品還要有一定的試制周期，這樣就造成耽誤了大量的時間，沖經濟角度來說，配備大量的模具，產品的成本就很相應的提高，造成成本的浪費。所以在整個市場競爭激烈的環境下，就急需一種新的加工方法取而代之。

綜合上述的原因，激光加工技術便在鈑金車間中應運而生，激光加工技術的最大特點是無需模具便可加工，采用激光加工落料省去了大量模具的使用，使生產時間和產品成本縮短降低，更好的在市場中取的優勢，非常有利于多種類小批量的產品生產，及之后的大批量的產品生產。

1 激光加工技術的特點及優點

激光本身屬于高亮度、方向性準確、激光束單色性和平行性的相干光源，并且能量密度非常高。當聚焦的激光束可以在所照射的材料上產生高溫。在上萬度高溫的作用下，無論材料多么堅硬都會瞬間熔化并蒸發，同時產生沖擊波，使材料熔化去除。在激光材料加工過程中，本質上造成局部受熱熔化形成汽化材料。

激光加工技術可以加工用傳統方法難以實現的零件加工。比如對于箱體較大的鋼件，需要加工許多不同大小的孔，這是傳統的加工方法不能做到，而激光加工技術就能夠實現這些要求，即使加工相同的零件，激光加工技術也具有準確性高和時間短的有點，這樣產品就具有較強的市場競爭力。

激光加工在二維平面中具有較強的柔性，使用激光切割機時，工件不動切割機割頭處于移動狀態，不會造成加工死角，使加工材料的利用率相應提高，還可以省去設備的微連接，使得激光加工設備更加簡潔。激光加工設備的計算機控制系統整體控制，不用單獨控制零件、設置模具和設計加工路線，就可以進行相應的加工。所以激光加工技術的工藝工序準備時間可以大幅的降低。激光加工設備加工速度快，縮短了加工時間，提高了生產效率。

2 采用激光加工技術的鈑金車間

鈑金車間加工部件的加工步驟為：產品前期試驗、產品加工試制和產品批量的生產。在產品加工試制步驟時，應及時與顧客溝通聯系，得到相應加工的評價之后，再進行產品批量的生產。

鈑金車間應與顧客及時溝通商量，確定的內容包括產品要求的技術目標，技術保密內容的合同，對產品專利、設計方案及圖紙的管理，對相關技術的處理和產品交付的具體期限。并相應的制定合同，明確技術權限和各自權利。在加工的過程中要對顧客的技術內容進行保密，使其產品不會受到侵權損害。

當接到批量試制或生產的委托后，技術人員應按合同要求的標準進行加工。要保證鈑金車間的技術人員的職業素質，應以快捷的工作作風完成工作，使顧客滿意。

鈑金車間的技術人員應熟悉激光加工設備的特點，了解激光加工設備的狀態，做好設備保養，是設備在最佳狀態下進行，在激光加工過程中應及時的進行目視檢查，包括宏觀觀察和微觀觀察等，并對激光切割的截面形狀進行觀察，做好相應的信息記錄。

在激光加工中心的激光發生器、激光切割區、計算機控制區、原材料的上料區、成品的下料區和材料轉換裝置工作區中，在原材料的上料區和成品的下料區需要安排技術人員操作，其他的工作區可采用計算機自動控制，實現自動化。

3 鈑金車間的激光加工技術

3.1 激光切割技術的應用

激光切割采用CO2激光或YAG激光器，進行二維和三維的切割加工，具有切割精度高的特點。激光源功率大小不等，從5W到90kW均有系列的產品，鈑金件的激光切割主要是采用100W～1500W的功率激光。當激光源的輸出功率小于1500W時，激光源為單模振蕩模式，可進行0.2mm寬度的切割，該以功率切割之后干凈平整；當激光源的輸出功率大于1500W時，激光源為多模振蕩模式，可進行lmm寬度的切割，但該以功率切割之后會有少量的污物。對厚板切割時需采用輔助氣體配合，輔助氣體包括空氣、氧氣和氮氣等，其中氮氣可以在切割過程中防止切面的氧化，氧氣適用于厚度較大板的高速切割情況。

激光切割可采用CAD或CAM技術，為加工工件模型和激光器提供加工信息和加工參數，可快速高精度的完成生產，實現自動化的切割。，激光切割無需重更換模具，可以實現生產準備周期縮短，生產成本降低的效果。

3.2 激光焊接技術

激光焊接可分為脈沖焊接和大功率的連續焊接。激光焊接能夠使單焊縫得到激光源的大密度能量，高速度的焊接是焊縫的受熱和變形影響較小，焊接的接頭性能質量高，并且激光焊接的焊縫尺寸可以控制。在激光焊接時，當以固定的功率、速度和透鏡配合時，激光透鏡的焦平面與焊接材料的位置可以影響材料受熱的效率，通常應采用焊接材料高于激光透鏡的焦平面的方法。

鈑金車間激光焊接可對厚度為0.1mm～10mm的鐵、不銹鋼和鋁銅鈦等合金材料的板材進行焊接，在對厚板的對焊和全位焊加工中，應采用熔化極氣體保護電弧焊（MIG)）和鎢極惰性氣體焊（TIG）的混合焊接方法，此時鈑金車間的技術人員應和顧客單位中技術人員密切配合。

3.3 激光打孔技術

激光打孔技術是激光材料加工技術中最早實現實用化的激光技術。鈑金車間中激光打孔一般采用的是脈沖激光，能量密度較高，時間較短，可以加工1μm的小孔，特別適用于加工具有一定角度和材料較薄的小孔，還適合加工強度硬度較高或較脆較軟材料的零件上的深小孔和微小孔。

激光可實現燃氣輪機的燃燒器部件打孔加工，打孔效果可實現三維方向，數量可達到上千個。可打孔的材料包括不銹鋼、鎳鉻鐵合金和哈斯特洛依（HASTELLOY）基合金。激光打孔技術不受材料的力學性能影響，實現自動化比較容易。

3.4 激光成形技術

鈑金車間的激光成形技術包括激光沖擊成形技術和激光彎曲成形技術等，可實現加工彎曲的板材、半球體和球體和異形截面的零件。還可以在復雜管件上加工出凸凹的造型。

激光沖擊成形技術是采用激光源對鈑金件的覆層照射，鈑料覆層受熱后產生塑性形變。激光彎曲成形技術是采用激光源對工件需要彎曲的部位進行照射，受熱后急劇冷卻，產生彎曲形變，激光彎曲成形技術特別使用于鈑金零件彎曲成形的大批量生產。

4 結論

激光加工技術作為一種新工藝，是現代科學發展的產物，激光切割技術、激光焊接技術、激光打孔技術和激光成形技術在鈑金車間生產加工中還需要技術人員熟練操縱。隨著激光材料加工技術的發展，鈑金車間生產加工必然會實現穩定、可靠、高效和高自動化的程度。

[1]劉淑敏，椽度仁.激光加工技術的地位、特點和發展趨勢.國外激光，2011(3)：18-19.

[2]李建鋒.激光在鈑金工藝中的應用.航空工藝技術，2004(5)：26-29.