大功率光纤激光在高铁制造业的应用(图)
http://www.weld21.com 2012-12-24 13:14 来源:中国北车唐山轨道客车


六、火焰/等离子/激光切割机综合应用比较:

一次性投资

切割速度

操作

维护

切割质量

运行成本

切割机火焰

较简单

简单

一般,有变形

等离子切割机

较简单

较简单

一般,有倾角

较高

C02激光切割机

较快( 根据钢板厚度有所不同)

复杂

复杂

光纤激光切割机

较快( 根据钢板厚度有所不同)

简单

很简单

很低


七、等离子/光纤激光应用举例:



传动链端板

光纤激光、等离子切割参数表(15mm) 

切割工具 

切割速度 

穿孔时间 

等离子 

3130mm/min 

0.5s 

光纤激光 

840mm/min 

8s 


  一个在传动行业非常普通的连接块: 它的内孔是定位孔,需要保证很高的定位精度:误差小于0.1毫米; 外部轮廓的尺寸精度要求不高:+/-1毫米就可以满足要求,这种零件的数量巨大;

  程序分析:本程序有1个外轮廓穿孔点,6个内轮廓穿孔点, 外轮廓切割长度420mm, 内轮廓切割长度313mm.

切割方式 

外轮廓(S) 

内轮廓(S) 

外轮廓穿(S) 

内轮廓穿(S) 

总计时间(S) 

纯光纤激光 

420/840*60 

313/840*60 

8*1 

8*6 

108.36 

光纤激光+ 等离子一体机 

420/3130*60 

(等离子) 

313/840*60 

(光纤激光) 

0.5*1 

(等离子) 

8*5 

(光纤激光) 

78.91 

纯等离子 

无法达到切割精度要求 


  所以,根据板厚、复杂程度划分,光纤激光/等离子火焰切割机,可以满足各种不同的应用要求:

  1、薄板采用光纤激光切割, 提高切割质量,提高切割效率;中厚板采用等离子切割,提高切割能力,提高效率,大厚度板采用火焰切割;

  2、简单零件采用火焰、等离子切割, 保证切割效率 ,复杂零件采用光纤激光切割, 保证切割质量;

  3、质量差的钢板采用火焰、等离子切割;质量好的钢板精细等离子、光纤激光都可以切割;

  4、要求高的零件采用激光切割,要求低的零件采用火焰、等离子切割;兼顾经济与效率,以最符合公司效益的方式组织生产。

八、成本核算报告:(2400W)

电力消耗 

激光器 

9.6kw 

总功率:9.6+6.8+11.5=27.9kw 

总电耗:27.9×60%×0.8=13.4元/小时 

1.设定因子:60% 

2.设电费:0.8元/度 

冷水机组 

6.8kw 

机床主机 含除尘

11.5 kw 

气体消耗 

切割用辅助气体(纯度99.95%O2) 

2m3/h 

费用:15÷5.5×2=5.5元/小时 

1.设气体价格:15元/5.5m3 

2.设在0.4bar压力下,连续加工 

易耗备件消耗 

聚焦镜片 

1片/30000小时

费用:15000÷5÷6000=0.5元/小时 

1.设镜片价格为15000元/片 

2.设每年工作时间为6000小时 

喷嘴 

寿命350小时 

费用:300÷350=0.86元/小时 

1.设喷嘴价格300元/个 

其他消耗(去离子水,滤芯) 

去离子水

费用:600÷6000=0.1元/小时 

每三个月更换一次,一次更换一桶,150元/桶 ,600元/年

维护 

光纤激光发生器免维护

光纤激光切割系统运行成本

以10毫米的碳钢为例 

总费用:13.4 +5.5+ 0.5+ 0.9+ 0.1=20.4元/小时 


   另外,大功率光纤激光除了在切割领域的应用外,国际上采用光纤激光焊接技术在造船,汽车制造业的应用受到相当的重视。在欧美发达国家中,大约有50%—70%的汽车零部件都用到了激光加工技术,并以激光焊接和激光切割为主。上海大众等汽车制造厂也采用激光加工技术焊接车身与箱体等部件。欧美及日本主要的大型船厂已大量采用激光加工技术,例如美国在最新建造的新型船舶上广泛使用高强度,低合金钢的T 型构件,采用激光焊接技术,使船舶的重量大大降低。船体平板为了适应海洋流力学的需要,都被设计成具有复杂的三维曲率形状,激光辅助平板成型技术可以代替费力、费时、具有一定的危险性的机械加热成型工艺,应用前景良好。日本的Kawasaki重工等造船企业已经安装了高功率激光平板切割系统。德国的Meyer Werft 也安装了四台12KW 的激光器,用来焊接不同长度的船体加强杆。目前美国、欧洲等地区正在进行大功率光纤激光工业加工设备的开发,正在进行的有2KW、6KW 输出的工业级光纤激光器的加工设备的二次开发。

   所以,我们相信光纤激光焊接技术在未来高铁制造业的也一定会得到广泛积极的应用!

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