激光在铝材金属部件加工的应用

特域机电 中字

在我们的日常生活、工业生产中,钢铁、铝、铜是应用量最大的金属材料。钢铁的存储量大、成本低、历史悠久,铜的价格较贵,多用于家电、电池、电子产品等领域,钢铁和铜材料都会遇到一个很大的问题,那就是生锈,并且是持续的氧化生锈。相较而言,铝质材料就有优势,铝也会出现表层氧化,但是表层的氧化铝会起隔绝作用,内部的材质不会继续氧化生锈,而且铝材料价格适中,材质轻,铝合金的硬度大、耐高温,广泛应用于高铁机车、航天飞行器、客机等高端领域。

铝金属制品的应用广泛

铝材存储量巨大,拥有优异的可塑性、延展性,成本不高,用途广泛,特别是当前中国处于工业制造期、大规模建筑期,需求就更大了,因此我国已成为全球最大铝材消费国。日常中我们常见铝门窗、铝材建筑结构、铝材卫浴产品;人们常常搭乘的高铁、飞机,甚至是航天火箭也都大量采用了铝金属零部件,在保持刚性的同时,可以极大地减轻了重量,轻量化概念的推进,常常是采用了铝合金去取代钢铁。

在汽车方面,铝材的特性也受到生产商的青睐,如奥迪A8,特斯拉、凯迪拉克和奇瑞捷豹路虎等车型都大规模使用铝制架构。特斯拉研发制造的Model S全铝车身具有轻量化与高强度特性,其车身和前后悬架大部分材料均采用了铝材。铝的应用远不止于此,在集装箱运输、防洪设施、桥梁建设、日常用品、家用电器、机械设备等领域都大量使用铝及铝合金。

激光加工铝材技术

铝和铜的传统的切割方式就是机械切割,比如砂轮、锯片,然而会带来较大的粉尘和材料损失。随着铝合金应用市场快速发展,其需求量也日益增大,开发新的铝材加工尤为重要,激光加工技术就是其中较好的选择。铝材属于高反材料,对激光的吸收率不高,而反射光还会对激光头部件造成损害。几年前,国外的激光器生产商已经对光学部件进行了防护改良,实现了抗高反的设计。通过在合束器传输光纤中加入光隔离器。所有光闸和光耦都具有光路隔离功能。配合工艺窗口的细致开发,使其成为高反射材料的切割利器。

解决了高反射问题,激光加工铝材应用就打开了,只要提高功率,目前已经可以切割50mm以上厚度的铝板,当然现实中常用的铝板都是中薄厚度的。

在焊接方面,纯粹的铝材可焊接性较差,往往需要加入焊料或焊剂实现拼接,但现实中为了更好应用铝材,往往使用的是铝合金,经常加入的合金元素有铜、镁、锌、硅、锰等。铝合金能够很好地用上激光焊接,比如中车旗下某机车公司已采用高功率CO2激光焊接机车厢体。另外,光纤激光器、半导体激光器均可应用于铝合金焊接。近几年由于新能源汽车行业崛起,动力电池的铝合金外壳密封工艺,使用了大量的激光焊,给大族、联赢等设备厂商带来了不错的订单。

值得一提的是,铝材金属部件在门窗架、窗帘架、办公桌椅、家具、景观建筑结构等常见领域应用量很大,而由于激光中低功率的焊接,已经出现了的灵活的手持焊接设备,并在钢铁薄板、管材大量应用,未来激光手持焊接必然也会进入小型铝合金部件的应用,这将会给手持焊接带来更大的需求潜力。

激光冷水机助力铝材加工

普通日用品铝材、铝合金的激光加工应用所需功率大多是在2千瓦以下,部分在航空航天、高铁机车、汽车等高端应用需要用到4千瓦甚至更高功率的激光束。随着铝材金属部件对部分钢铁部件的替代,未来铝材的加工将会更为旺盛,非常值得激光设备商关注。同时铝材激光加工也会带动激光配套设备的需求,其中激光冷水机将会在千瓦级的切割、焊接有更多的应用。

广州特域机电有限公司是一家专注于激光冷水机研发、生产与销售的企业,从业已经超过19年,公司对激光加工应用的理解与解决方案的积累非常丰富。在千瓦级激光应用方面,在光纤激光器、半导体激光器、二氧化碳激光器上面公司均拥有成熟的冷却设备,其中光纤激光器应用更是推出了2万瓦的冷却设备。特域冷水机以超精密的温控系统、智能方便、支持与计算机通信及制冷性能稳定等优势,在行业中建立起出色的品牌形象,未来在铝材金属部件的激光加工应用上,特域冷水机将会努力寻求一席用武之地。

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