鈑金工藝中激光加工技術研究

周樹曉

摘 要：文章首先介紹了鈑金加工的幾種方式，分析其優劣勢。然后引出激光加工這一高端加工方式，著重說明了激光切割技術的具體應用，然后分析了激光加工中的幾個常見問題，并提出解決方案，最后分析激光在鈑金加工中的優勢。希望能為同行提供經驗參考。

關鍵詞：鈑金;零件;激光

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，從經濟角度來說，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。

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。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。

一、激光切割技術的應用

激光切割采用CO2激光或YAC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1mm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。激光切割尤需重更換模具，可以實現生產準備周期縮短，生產成本降低的效果。

二、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。

三、激光切割常見問題

數光切割是利用經過聚焦后的高能量高密度激光束照射在工件表面，使被照射的材料迅速熔化、燒蝕達到燃點，同時借助與光束同軸的高速氣流吹除熔融物質，從而實現割開材料。激光氧氣切割原理類似于氧乙炔切割。它是用激光作為預熱源，用氧氣等活性氣體作為切割氣體。噴嘴吹出的氣體一方面與切割金屬作用，發生氧化反應，放出大量的氧化熱。另一方面把熔融的氧化物和熔化物從反應區吹出，在金屬材料中形成切口。激光氧氣切割主要用于碳鋼等易氧化的金屬材料。以下主要介紹激光氧氣切割可能出現的問題及可能原因。

底部上的毛刺類似熔渣，成點滴狀容易去除。

原因及解決方法：1.進給速率太高，減小進給速率;2.焦點太高，降低焦點;2.氣壓不足，增大氣壓。

連在一起的金屬毛刺可以作為整塊去除

原因及解決方法：焦點太高，降低焦點。

（三）底邊上的毛刺很難去除

原因及解決方法：1.進給速率太高，減小進給速率;2.焦點太高，降低焦點;3.氣壓太低，增大氣壓;4.氣體不純，使用更純的氣體。

（四）切面表面粗糙度太大，有毛刺

原因及解決方法：1.焦點太高，降低焦點;2.氣壓太高，減小氣壓;3.進給速率太低，增加進給速率;4.材料太熱，增加停光吹氣時間;5.噴嘴太高，降低噴嘴高。

拐角燒角

原因及解決方法：1.氣壓高，減小氣壓;2.進給速度太低，增大進給速率;3.功率過大，減小峰值功率，減小占空比。

四、激光在鈑金加工中的優勢

激光刀頭的機械部分與工件無接觸，在工作中不會對工件表面造成劃傷;激光切割速度快，切口光滑平整，一般無需后續加工;切割熱影響區小，板材變形小，切縫窄（0.1～0.3mm）;切口沒有機械應力，無剪切毛刺;重復性好，不損傷材料表面，數控編程，可加工任意平面圖，對幅面很大的整板切割，無需開發模具，經濟省時。一般來講，建議30mm以內的碳鋼板、20mm以內的不銹鋼板推薦使用激光切割機。激光切割機無切削力，加工無變形，無刀具磨損，材料適應性好。無論是簡單還是復雜零件，都可以用激光一次精密快速成形切割。可實現切割自動排樣、套料，提高了材料利用率，經濟效益好。

五、結語

從某種意義上說，激光切割機為鈑金加工帶來了一次重大的工藝革命。相對于傳統的切割方式，激光切割機更易懂、易學，并在商家需求的加工效果、速度方面都有著絕對的優勢，因此相信在未來的切割方式選擇中，激光切割機乃大勢所趨。

（南寧富桂精密工業有限公司，廣西 南寧? 530000）