光纤激光技术在工程机械领域有哪些应用?

光纤激光技术在工程机械领域有哪些应用?

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光纤激光技术在工程机械领域有哪些应用?

2021-04-27

工程机械

据中国工程机械工业协会统计数据显示:2020年,行业挖掘机产品销售量达到327605台,比上年增长39%;汽车起重机销售量达到54176台,比上年增长26.1%;履带起重机销售量达到3283台,比上年增长43.4%;机动工业车辆销售量达到800239台,比上年增长31.5%;升降作业平台销售量达到103555台,比上年增长35.1%,工程机械主要产品销量创历史新高。

随着工程机械行业迅猛发展,高效高品质制造技术成为工程机械领域发展的新方向。而光纤激光加工技术的高精尖特性正好符合工程机械制造业的发展需求。

01、激光切割

Laser Cutting

近两年,光纤激光切割设备在工程机械领域呈爆炸式增长,表现为体量的增加和功率的提升。功率从原来的4 kW、6 kW,普遍提升到现在的10 kW,12 kW,15 kW,甚至更高的20 kW。

随着激光功率的不断提高,推动激光工艺的不断进步,从而在更大程度上发挥出高功率激光的优势。根据客户的不同需求,可提供差异化的切割解决方案:

  • 高效低成本:空气加工碳钢和不锈钢
  • 优质加工:碳钢亮面切割厚度更厚,表面光滑,垂直度好;不锈钢氮气切割厚度更厚,质量更优
  • 新工艺:氧气碳钢高速无渣切割

~40mm碳钢亮面切割样件

25mm碳钢氧气切割样件

首先,这表明激光切割工艺逐渐成熟。其次,激光切割的概念不断被接受和应用。这些都归功于光纤激光技术效率高,切割质量优,稳定性好等方面的优势,可以满足工程机械产品制造的需求。

与传统的等离子切割相比,使用光纤激光切割具有突出优势:

切割速度更快

更高功率带来更快切割速度。针对20mm以内的碳钢,光纤激光切割的速度是等离子切割的2倍。

提高加工效率

与等离子切割方式相比,光纤激光切割可提高整体切割精度,从而提高零件质量和产量。随着近两年坡口切割机的推出,一台设备即可一次性完成多种下料工艺,节省人力成本,大幅提高加工效率。

材料利用率高

光纤激光切割热影响小,精度高,共边切割,切缝小,有效提高材料利用率,可节省材料5%-8%。

02、激光焊接

Laser Welding

在工程机械制造过程中另一个重要的环节——焊接,决定着工程机械产品的安全性和可靠性。

工程机械材料主要以碳钢、中厚板或超厚板为主,采用激光与电弧复合焊接这种优质高效的新型焊接技术,可以兼具激光焊接的高效和电弧焊接的高适应性,高速焊接条件下具有高的焊接过程稳定性,为高性能金属材料高工况适应能力、高质量、高效率、低热损伤、低变形、低缺陷、低能源消耗提供了极佳解决方案。

激光复合焊接:20 mm

工艺:双面角焊

焊接速度:2.5 m/min

激光复合焊:12 mm

工艺:激光复合焊—单边焊

激光复合焊接优势:

01、单面焊,双面成型;

02、热输入量小,有效控制热变形;

03、焊接速度提升2倍以上;

04、节省焊接材料。

激光复合焊在工程机械中的应用:

案例一:起重机伸臂激光电弧复合焊接

2012-2013年,哈尔滨焊接研究院有限公司(以下简称哈焊院)基于IPG光纤激光器成功开发国内首套起重机伸臂激光和MAG复合焊接成套装备,并投入量产。在保证焊接强度的前提下,焊接速度提升2倍,成本降低30%,变形量减少了50%,累计焊缝总长度超过300公里

YLS-4000+MAG

图片来自哈焊院

案例二:挖机液压吊臂焊接

激光器型号: YLS-6000

母材型号: BS960E/BS700MCK2

母材厚度: 20-25mm

焊接工艺: 激光多层窄间隙焊接

优势:提升焊接效率,节省焊接材料,提高焊接强度,减少焊后打磨,焊缝成型美观

激光的成套设备是光学、机械、电气,包括工艺、材料一体化的设备,而光纤激光器作为核心部件,其品质决定了加工质量,尤其在工程机械制造中,需要长时间连续的输出,高稳定性至关重要。

IPG光纤激光器的高稳定性在行业内有口皆碑。每台IPG光纤激光器集成多个单发射极二极管,易于冷却,并提供冗余,确保使用寿命长和卓越的功率稳定性。IPG激光二极管确保了激光器能够以最低的每瓦成本实现最高功率、最稳定性能和最高的电光转换效率。经过市场的长期验证,IPG激光二极管使用寿命超过100,000小时。

除了切割和焊接两大应用,光纤激光加工技术还应用于工程机械制造的其他环节,例如激光清洗和激光熔覆等。

随着行业标准的持续完善以及激光成套设备的配套能力不断提升,光纤激光加工技术将大规模应用于工程机械制造的多个环节,并且推动工程机械行业向智能制造转型升级。

来源:IPG激光


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