激光切割工藝在鋁板加工的應用優點優勢

　　在目前的激光切割系統中，這些激光切割在航空應用中的局限性都得到改進，這些局限性包括疲勞性能和制造過程一致性降低的問題。現在，激光系統在很大程度上減小了熱影響區域（HAZ）的大小和相應的微裂痕。在激光切割過程中，技術人員已經可以對切割參數進行控制，幷且利用計算器軟件進行精確的重復。這些技術進步使得人們對激光切割是否適用于機身結構的生產重新思考。機身結構主要是7000系列鋁材料制造而成。激光切割機器如圖2所示。　

　　激光切割 
　　疲勞斷裂通常發生在應力集中的地方，如零件的邊緣，幾何形狀變化處，或者接合處。薄板金屬制成的機身零件有很多不同的接合方式，絕大多數的疲勞裂痕發生在接合處。如果激光沒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。對于其它的效應，可以采用最易損壞的連接位置來說明與連接處相比，激光切割帶來的微裂痕幷非主要的損壞部位。這樣，我們就能得出結論：如果一個零件有可能在連接處斷裂，那么激光切割技術不會進一步損壞零件的疲勞特性。

　　鉚合結構 

　　Sikorsky Aircraft公司進行了一些測試，以研究激光切割邊緣與連接處小孔的疲勞特性之間的關系。在進行激光邊緣測試時，技術人員使用了工廠中典型的激光切割操作來加工7075-T6復合金屬板。技術人員在不同的應力級別對樣品進行了測試，R值保持在+0.1。選擇+0.1是由機身結構疲勞系數的臨界值決定的。 
鉚合結構（圖3）的疲勞性能是由Sikorsky公司的測試數據和發布在其它資源中的數據來確定的。如圖4所示，在整個過程中，激光切口邊緣比鉚合結構承受更大的應力。整個測試包括了持久力以及塑性形變測試，技術人員發現激光邊緣幷不是整個過程的關鍵因素。雖然，該測試只是一個開始，但是它表明激光技術可以應用在機身金屬板的切割中。　

　　鉚合結構與激光切口的測試比較 

　　激光切割過程可以更快的加工具有一致性的零件，它比傳統的加工效率更高。激光技術有望降低加工時間和生產成本。長時間以來，在7000系列鋁板的加工中，激光器的優勢一直由于疲勞性能的降低而未能得到發揮。最近，激光系統的革新使得人們重新對激光切割航空用鋁的優勢進行評估。初步測試已經表明激光技術在機身加工中的潛力。今后的機身系統以及現有的設計不應因為過去的經驗而排除激光器在該機身系統中的可能應用。我們應該保持開放的態度來分析各種情況，以確定激光技術可否帶來產品效益。 

 　　人們采用一些技術來減小HAZ，使得加工過程精確幷可控。這些技術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那樣，激光切割技術不斷向前發展。雖然鋁板的激光切割起初幷未用于航空行業，但在目前生產低成本、結構有效的零件中，它有望起到一定的作用。　

　　利用激光切割設備可切割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。

　　激光切割設備的價格相當貴，約150美元以上。但是，由于降低了后續工藝處理的成本，所以，在大生產中采用這種設備還是可行的。由于沒有刀具加工成本，所以激光切割設備也適用生產小批量的原先不能加工的各種尺寸的部件。目前，激光切割設備通常采用計算機化數字控制技術（CNC）裝置，采用該裝置后，就可以利用電話線從計算機輔助設計（CAD）工作站來接受切割數據。

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