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激光落料给冲压职业带来的革新!

文章出处:daxin989 人气:发表时间:2021-03-28 14:48

激光落料给冲压职业带来的革新!
 
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假如高速光纤激光替代传统的机械式落料压力机的话,就能为后续的成形工艺提供新的落料规划优化方案。
 
在一个激光落料出产线里,大功率光纤激光器替代了机械式落料压力机。
 
能够想象在一个高速落料线厂房没有巨大的穹顶,但有足够的起吊才能就能替换卷料吗?这是能够的。在这种新式厂房里没有机械式落料压力机,也没有粗笨的基座,也没有其他压力机必需的辅助设备。
 
取而代之的是,高速激光器从喂料端就切开平板下料(见图1)。在传统工艺里,切下的板料堆积起来等候进入冲压或其他后续工序。在新的下料方法里,假如需要做出下料调整,或许出产一种新的零部件,工程师只需要修正激光器的数控程序而已,十分便利便利。这样就没有必要去争分夺秒地替换下料模具,由于根本就没有模具了。
 
这个工艺,目前还是想象阶段,可是它的意义深远,不光改变了落料线的方法,也让模具规划人员更多把注意力放在落料后的成形工序。
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成形下料的窘境
 
如何让落料愈加经济节约,是成形模具规划考虑的一个重要要素。剪切依然是最便宜的一种下料方法,下料的形状越挨近简单的矩形或许剪床其他能剪出的形状,就越省钱。相比之下,下曲线形状的料就不那么合算了,由于加工杂乱概括的坯料的话,模具价格昂贵。
 
可是矩形的落料有棱角,额外添加成形模具的应力,导致变薄或许开裂。所以模具加工人员不得不用拉伸凸缘和其他元素固定料材,让金属缓慢的流入模腔。可是,激光落料就不用这么煞费苦心,由于激光不用太费劲就能切出各种适宜的概括,最大或许使得冲压工序变得简单。
 
一段短暂历史
 
杰.芬(Jay Finn)是俄亥俄州拿破仑市自动进料公司(Automatic Feed Co. in Napoleon, Ohio)的子公司高产技能有限公司(High Production Technology LLC)的使用工程师,他和液化空气工业公司休斯敦办公室的国际同事查尔斯.卡里斯坦(Charles Caristan)一道研发激光落料技能,后者事实上现已为激光下料的新概念下了十年以上的苦功。
 
那时分,激光下料的理念是源于汽车职业的高度竞赛的需求,一同也是为了打破既有技能的约束。二氧化碳激光在小批量的金属板材切开范畴占肯定位置,可是在大规模出产范畴体现不佳。在许多年里,鉴于这样那样的借口,大多数的激光下料处理方案只能一年加工60,000件或许更少的落料,有人说,激光也只能切得这么快了。
 
激光专家迈克尔.本本内克(MichaelBembenek)在2006的“工业激光处理方案”杂志(IndustrialLaser Solutions)中写到:“在出产投资 方案中,产值仍然是主要的考虑要素。速度和循环周期……仍然是决定性的要素。这大概是为什么板材出产商和使用商关于激光下料的反应是相同的:’这个并不能帮咱们省钱。’”
 
时移势易,感谢电信职业的进步,产值不再是激光落料争辩的焦点。他们研发出一种特殊的镀层光纤,激光职业很快就发现这种新发明用于出产一种新的、功率更强的激光:光纤激光
 
光纤引发变革
 
卡里斯坦说:“大部分的白车身厚度在3毫米以下,所以十分合适用光纤激光来切开。”它高度集合的光线特别合适快速切开薄板。光纤传导激光是固态激光,易于维护和集成。电源和辅助设备只占用几平方英尺的面积。这种激光器还有很好的扩展性。用光纤长距离传导能量的时分,光纤直径要足够大以包容添加的能量,电源内的光纤模块也能集束在一同添加功率。
 
芬说:“咱们用5KW的光纤激光做过实验,能够一分钟切80米1毫米后的铝板。咱们也能够一分钟切67米1毫米厚的钢板。”摆放几个大功率的光纤激光一同连续切零部件,其出产效率和高速落料线适当。
 
新的10KW的光纤激光或许会有愈加快速的体现。这就是所谓的多模技能,集成了多波形式发生合适实际使用的最佳光线。新出现的单模光纤更是引爆了更大的爱好,它能放射出聚焦愈加集中的激光,用更少的能量切开得更快。二手冲床回收
 
高强钢的挑战
 
高强钢的工业使用也强化了激光下料的优势。高强钢对下料模伤害很大,使它们过早地磨损。而机械下料的动作会给切下的高强钢坯料造成细微的裂纹,导致其在后续的冲压过程中破裂。
 
芬解说说:“下料的时分,不管你用什么方法剪切或许冲裁,最后得到的板料切断邻近总有一系列的细微裂纹,而在给高速钢下料的时分,这些细纹会愈加显着。”
 
激光切开则用不着考虑管金属坚固与否,它主要和坯料的厚度和发射率(例如钢和铝的反射率就不同)等要素有关。实践标明,光线激光能够毫不费力地切开高强钢。
 
芬说:“激光才不在乎一块金属是1500,980或许560MPa,强度根本不是激光切开考虑的问题。”
 
曾经有段实践,一些组织约束用激光切开板材,甚至用来制作样品也不行,由于担心激光在切开边际的热影响区会给压力成形带来麻烦。卡里斯坦回忆说,通过一些研讨之后,职业很快发现恰恰激光切开的竞赛对手――下料模具问题更严峻:实际上,下料模在切边发生的问题要比激光切开还多。随着激光切开运动愈加敏捷,热影响区的问题就没什么人提了。自那之后,激光切开成为了制作样品的下料方案之一。今天,人们希望激光切开能够进入批量出产的现场。
 
芬说:“使用了大功率光纤激光之后,热影响区从切断位置的深度现已很少超越0.2毫米了,随着速度提高,这个影响将会越来越小。”
 
 
下料的概括操控
 
 
激光能够很简单在板料上切出合适成形概括。事实上,激光更喜爱曲线的概括,由于要切出一个角来,线性驱动器必需减缓切头的速度,中止顷刻,然后再次发动转向另一个方向,或许绕过角落,然后绕回来。而切一个曲线,激光头不需要中止运动。(见
 
激光切开更喜爱曲线的形状。加工一个角落,激光头要么停下来换一个方向(左图),要么绕一个圈再返回回来(右图)。而加工一个曲线,激光头的速度能够保持稳定。
 
 
卡里斯坦说“在冲压时,这些曲线形的坯料更有助于金属的活动,而且会减少变薄的程度。”
 
这个图显现了三个潜在的落料形状,它们重叠在一同:一个尖角(成形性最差),一个是圆角(成型性好一些),一个有晕线(成型性最好)。
 
 
这些是在俄亥俄州立大学作的模拟实验。左面的矩形板料在成形时更简单变薄(35%),而右边曲线概括的板料变薄程度则是21%。
 
 
 
中的两块坯料重叠在一同,用来显现最佳的资料利用率。板材B比板材A少用11.6的资料。
 
 
落料1:不需要下料模具;成形难度大;许多加工废料
 
落料2:需要落料模具。
 
落料3:合适成形的优化曲线
 
落料4:最优的形状,能够减少褶皱、翘曲,提供资料利用率
 
能够用剪刀下料,加工费并不贵,可是这种形状会发生许多的废料。落料2需要下料模具,可是仍会发生许多的废料。落料3也能够用下料模具加工,可是昂贵的价格或许让使用不合算。激光能够轻松地切出落料3和落料4。落料4 或许会多耗一点激光加工时刻,可是会在后续的因而消除的切削环节把时刻赚回来。
 
在若干年前,卡里斯坦和泰兰.阿尔坦(Taylan Altan)博士和舍哈特.卡亚(Serhat Kaya)一同在俄亥俄州(见图3、图4、图5)开始这个方向的研讨。正如卡里斯坦解说的,这项研讨标明,激光下料有助于把模具规划人员从下料模的束缚中解放出来。不久之后,坯料不用必定再切成梯形或许其他简单的尖角形状。现在,坯料的形状概括能够愈加自由地规划,让冲压愈加简单。冲压工处理冲压问题的时分,所用的手段就不仅仅是从头规划尺度,微调整角度,用拉伸凸缘进行补偿,或许其他的一些模具的技巧,而且能够从头规划十分杂乱的概括。不需要拉伸凸缘的话,也意味着小吨位的压力机也能加工零件。
 
激光落料线喷薄欲出
 
当前激光落料线现已得到快速使用,将来为多条冲压出产线进料也是很快遍及;你将看到一条激光出产线一同为四到五条冲压线供料,这样的柔性才能将集成到将来的冲压线中。大规模的个性化定制年代现已来到了。
 
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