數控激光切割技術在我國造船行業中的應用

作者：武漢拓晟  來源：本站  發表時間：2010/9/25 11:57:11  點擊：5465

 

   激光切割所形成的割縫窄，能提高零件尺寸精度和材料利用率；割縫質量好，無掛渣、邊緣垂直、表面光滑。在那些需要高精度、高效率切割薄板的領域，數控激光切割機仍然是首選設備。另外，激光切割還有能量密度高，切割熱影響區小，可以對常規方法無法加工的材料和零件進行加工等諸多優點。但是數控激光切割機價格昂貴，設備投資費用大概是精細等離子的2~3倍；當用激光切割厚度超過6~8 mm的鋼板時，加工費用將會大于精細等離子切割[3]，外加日常維護工作量大，因此數控激光切割的運行成本較高，這些不利因素，阻礙了其在我國造船行業的應用。

   我公司就曾經開展過“數控激光切割機在造船中應用”的預研，若干年后數控激光切割機將出現在我國造船行業。

  第一，激光用于切割已有近30個年頭，其間，為了滿足市場需求的增長，激光發生器的模式和功率得到了不斷地改進和提高，中、厚板材的激光切割技術日見精良。  文獻報道，美國、歐洲和日本的許多船舶制造廠商很早就把高輸出功率的CO2激光切割技術用于造船，并取得了成功。
  第二，這些年“精度造船”的提法已是耳熟能詳，要真正做到這一點，單就數控切割來看，目前國內船廠的設備顯然達不到技術要求，人們關注的目光自然投向了切割精度更高的激光切割，無疑這將成為數控激光切割機進軍中國造船業的原動力。
  第三，光電技術的日新月異，使激光切割的作業成本（元/kW）大為降低，加上各生產廠家為占得先機進行的激烈市場爭奪，必然會促使激光切割機的價格走低，最終使其在綜合經濟效益方面與數控等離子切割機形成競爭而被我國造船業逐步認知和接受。文獻記載，激光切割碳鋼通常采用輔助氧氣來加快切割速度，同時獲得高質量的切割效果，但這一般只適用于切割厚度小于20 mm以下的碳鋼板。
  最近另有一篇報道應該引起大家的興趣，1年多前在美國阿拉巴馬州的“Render船舶修造有限公司”。一項由激光和（增壓）氧氣組合的切割新工藝被用于切割50 mm厚的鋼板，而切割所用的CO2激光系統的功率還不到2 kW，這一切割方法具備了切割100 mm厚鋼板的潛能。這項被稱為“LASOX”的工藝技術的工作原理為：激光束直接穿過割炬前端割嘴的中心孔投射在鋼板上，使鋼板迅速加熱至點燃溫度，而從割嘴噴出的高速氧氣流恰好噴射在激光束的聚射范圍內，將這部分鋼板高溫氧化燃燒，并把熔化的金屬及其氧化物吹離鋼板形成割縫，割炬隨數控切割床身對鋼板作相對移動以完成零件的切割。不同于氧—燃氣切割，這里沒有燃氣參與預熱反應，而是由激光在1~2 s內就將投射區域的溫度加熱至超過900℃。事實上，為了達到預期的氧化反應效率，僅要求激光束的功率能產生和維持點燃溫度即可，而不必采用那些能夠產生足以熔化鋼板溫度的、功率很大的激光源�！癓ASOX” 的實用成果是：在大約1 s內就可以完成38 mm厚鋼板的穿孔連續切割速度可達200 mm/min，割縫寬度僅有幾毫米；每切割一張鋼板比火焰切割平均可以節省時間40 min，作業成本更經濟；割嘴離鋼板的初始距離上升到7 mm，較常規激光切割的0.5~2 mm增加了許多，減少了切割穿孔飛濺物對割嘴的損耗；切割表面質量好，熱影響區小，可以獲得較高的切割精度，省略許多后續加工。更讓人意想不到的是，只需加裝一把特制的增壓割炬后，即可用常規激光裝置切割38 mm厚的鋼板。

   從上可知，它為如何將激光切割更經濟、更有效地應用于中國造船業提供了一個成功的范例和開啟一條新思路，我們應給予充分重視，跟蹤關注其發展動向，并創造條件開展相關的課題研究，做一些嘗試，為進一步提高船廠切割效益作出貢獻。

 

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