激光切割工藝在鋁板加工的應(yīng)用優(yōu)點(diǎn)優(yōu)勢(shì)

　　在目前的激光切割系統(tǒng)中，這些激光切割在航空應(yīng)用中的局限性都得到改進(jìn)，這些局限性包括疲勞性能和制造過(guò)程一致性降低的問(wèn)題。現(xiàn)在，激光系統(tǒng)在很大程度上減小了熱影響區(qū)域（HAZ）的大小和相應(yīng)的微裂痕。在激光切割過(guò)程中，技術(shù)人員已經(jīng)可以對(duì)切割參數(shù)進(jìn)行控制，幷且利用計(jì)算器軟件進(jìn)行精確的重復(fù)。這些技術(shù)進(jìn)步使得人們對(duì)激光切割是否適用于機(jī)身結(jié)構(gòu)的生產(chǎn)重新思考。機(jī)身結(jié)構(gòu)主要是7000系列鋁材料制造而成。激光切割機(jī)器如圖2所示。　

　　激光切割 
　　疲勞斷裂通常發(fā)生在應(yīng)力集中的地方，如零件的邊緣，幾何形狀變化處，或者接合處。薄板金屬制成的機(jī)身零件有很多不同的接合方式，絕大多數(shù)的疲勞裂痕發(fā)生在接合處。如果激光沒(méi)有被用于切割接合處的小孔，那么激光主要就用于零件的邊緣切割。對(duì)于其它的效應(yīng)，可以采用最易損壞的連接位置來(lái)說(shuō)明與連接處相比，激光切割帶來(lái)的微裂痕幷非主要的損壞部位。這樣，我們就能得出結(jié)論：如果一個(gè)零件有可能在連接處斷裂，那么激光切割技術(shù)不會(huì)進(jìn)一步損壞零件的疲勞特性。

　　鉚合結(jié)構(gòu) 

　　Sikorsky Aircraft公司進(jìn)行了一些測(cè)試，以研究激光切割邊緣與連接處小孔的疲勞特性之間的關(guān)系。在進(jìn)行激光邊緣測(cè)試時(shí)，技術(shù)人員使用了工廠中典型的激光切割操作來(lái)加工7075-T6復(fù)合金屬板。技術(shù)人員在不同的應(yīng)力級(jí)別對(duì)樣品進(jìn)行了測(cè)試，R值保持在+0.1。選擇+0.1是由機(jī)身結(jié)構(gòu)疲勞系數(shù)的臨界值決定的。 
鉚合結(jié)構(gòu)（圖3）的疲勞性能是由Sikorsky公司的測(cè)試數(shù)據(jù)和發(fā)布在其它資源中的數(shù)據(jù)來(lái)確定的。如圖4所示，在整個(gè)過(guò)程中，激光切口邊緣比鉚合結(jié)構(gòu)承受更大的應(yīng)力。整個(gè)測(cè)試包括了持久力以及塑性形變測(cè)試，技術(shù)人員發(fā)現(xiàn)激光邊緣幷不是整個(gè)過(guò)程的關(guān)鍵因素。雖然，該測(cè)試只是一個(gè)開(kāi)始，但是它表明激光技術(shù)可以應(yīng)用在機(jī)身金屬板的切割中。　

　　鉚合結(jié)構(gòu)與激光切口的測(cè)試比較 

　　激光切割過(guò)程可以更快的加工具有一致性的零件，它比傳統(tǒng)的加工效率更高。激光技術(shù)有望降低加工時(shí)間和生產(chǎn)成本。長(zhǎng)時(shí)間以來(lái)，在7000系列鋁板的加工中，激光器的優(yōu)勢(shì)一直由于疲勞性能的降低而未能得到發(fā)揮。最近，激光系統(tǒng)的革新使得人們重新對(duì)激光切割航空用鋁的優(yōu)勢(shì)進(jìn)行評(píng)估。初步測(cè)試已經(jīng)表明激光技術(shù)在機(jī)身加工中的潛力。今后的機(jī)身系統(tǒng)以及現(xiàn)有的設(shè)計(jì)不應(yīng)因?yàn)檫^(guò)去的經(jīng)驗(yàn)而排除激光器在該機(jī)身系統(tǒng)中的可能應(yīng)用。我們應(yīng)該保持開(kāi)放的態(tài)度來(lái)分析各種情況，以確定激光技術(shù)可否帶來(lái)產(chǎn)品效益。 

 　　人們采用一些技術(shù)來(lái)減小HAZ，使得加工過(guò)程精確幷可控。這些技術(shù)可以使激光加工的金屬零件的疲勞退化得到降低，或者完全消除。正如同70多年前那些使得“重于空氣”的垂直飛行成為可能的技術(shù)那樣，激光切割技術(shù)不斷向前發(fā)展。雖然鋁板的激光切割起初幷未用于航空行業(yè)，但在目前生產(chǎn)低成本、結(jié)構(gòu)有效的零件中，它有望起到一定的作用。　

　　利用激光切割設(shè)備可切割4mm以下的不銹鋼，在激光束中加氧氣可切割8～10mm厚的不銹鋼，但加氧切割后會(huì)在切割面形成薄薄的氧化膜。切割的最大厚度可增加到16mm，但切割部件的尺寸誤差較大。

　　激光切割設(shè)備的價(jià)格相當(dāng)貴，約150美元以上。但是，由于降低了后續(xù)工藝處理的成本，所以，在大生產(chǎn)中采用這種設(shè)備還是可行的。由于沒(méi)有刀具加工成本，所以激光切割設(shè)備也適用生產(chǎn)小批量的原先不能加工的各種尺寸的部件。目前，激光切割設(shè)備通常采用計(jì)算機(jī)化數(shù)字控制技術(shù)（CNC）裝置，采用該裝置后，就可以利用電話線從計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD）工作站來(lái)接受切割數(shù)據(jù)。

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