激光切割加工在农业机械领域的应用

随着农机产品的不断升级与新产品开发,对新型加工方式提出了新的需求,如CAD/CAM、激光加工技术、数控与自动化技术等,这些技术的应用,将加快我国农机现代化的进程.

农机产品的板金加工件一般采用4~6mm钢板,钣金件种类多,并且更新快,传统的农机产品板金加工件通常采用冲床方式,模具消耗大,通常一个大型的农机生产厂家用于模具存放的库房就近300㎡.由此可见,部件的加工如果仍然停留在传统的方式,将严重制约产品的快速更新换代与技术开发,而激光的柔性加工优势就体现出来了.

激光加工能借助现代的CAD/CAM软件,实现任何形状的板材切割,采用激光加工,不仅加工速度快、、成本低,而且避免了模具或刀具更换,缩短了生产准备时间周期.易于实现连续加工,激光光束换位时间短,提高了生产效率.可进行多种工件交替安装.一个工件加工时,可卸下已完成的部件,并安装待加工工件,实现并行加工.

农机行业的快速发展,产品加速更新换代,更需要激光此类的加工手段以缩短产品开发周期,提高产品生产效率,尤其对新开发产品中的复杂件激光切割更具优势,激光加工在农机生产中将逐渐成为必不可少的加工手段,成为提升农机产品装备制造业现代化程度的新兴增长点,成为改造传统农机制造的重要技术支撑,相信激光加工的广泛应用可以推动农机行业的快速发展,用新型的技术手段为农机生产企业创造大共赢.

激光切割机的三组效应的特点

一、温度效应(thermaleffect)：软组织之切割主要以此效应来达成。若其激光能量撞击到水分子，则可使水分子激发成为具有高速动能的状态，此流体动能便能达到组织切割的良好效果，即是采用水分子作为组织切割之媒介。水分子极易吸收此一波长的激光能量，却不至于破坏水分子的键结结构。

二、机械效应(mechanicaleffect)：激光切割硬组织的能力不是来自温度效应，而是藉由能量将组织中的水蒸发(evaporation)，造成组织内压力(internalpressure)升高，在硬组织熔点未到达之前就造成组织的破损，这个现象特称之为微爆发

(microexplosion)，和温度效应无直接相关。

三、流体动力效应(hydrodynamiceffect)：譬如新的铒铬YSGG激光(ErbiumChromium:Yttrium-Scandium-Gallium-Garnetlaser)，主要为激光激发水分子产生高速动力的流体力学。组织吸收激光能量后温度会升高，当温度在370C至600C时组织不会产生变化，一旦超过600C时即开始凝固，可达到止血的效果，当温度超过1000C，细胞间的水分会被蒸发，剩下脱水的组织超过2000C以上时会被碳化。

激光切割参数对于对切割质量的影响

1.辅助气压的影响

激光切割加工中,辅助气压能吹掉切割时的熔渣并冷却切割的热影响区.辅助气体包括氧气、压缩空气、氮气和惰性气体等.对于部分金属材料和非金属材料,一般使用的是惰性气体或压缩空气,能够防止材料燃烧.如铝合金材料的切割.对大多数金属材料则使用活性气体(如氧气),这是由于氧气能够氧化金属表面,提高切割效率.当辅助气压过高时,材料表面出现涡流,削弱去除熔融物的能力,导致切缝变宽,切割面粗糙;当气压过低时,不能完全吹走熔融物,材料下表面就会粘附沾渣.因此,切割时应调节辅助气体压力,得到佳的切割质量.

2.激光功率的影响激光切割

激光功率的大小对切割速度、切缝宽度、切割厚度和切割质量都有相当大的影响.所需功率的大小是根据材料的特性和切割的机理而定.比如导热性能好和熔点高以及切割表面反射率高的材料需要较大的激光功率.一般在其它条件的情况下,激光切割加工中有一个获得佳切割质量的激光功率,进一步降低或提高功率就会产生挂渣或过烧现象而导致加工质量下降.

此外,随着放电电压的增加,激光的强度会因为输入峰值功率的升高而提高,从而光斑的直径增大,切缝的宽度相应增大;随着脉冲宽度的增加,激光的平均功率会提高,激光切缝的宽度加大;通常下,随着脉冲频率的增大,切缝也会变宽,当频率超过值后,切缝宽度会出现减小的趋势