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激光切割技术在铁路货车制造中的应用

2017/3/28    来源:互联网    作者:戴长林  李加良      
关键字:激光切割技术  铁路货车制造  
本文叙述了激光切割在铁路货车制造中的应用特点,激光具有可切割铁路货车所有材质,并且零件切割精度高、热影响区窄、割缝细小材料利用率高、小批量多品种切割、下料成本低等优势。

    1. 概述

    铁路货车制造行业为满足出口及国内不断升级的需要,小批量、多品种的车辆生产已是常态,原来通用的铁路货车车体配件加工工艺(如剪板下料、手工切割等)已不能完全满足如今的产品质量和生产需求,其中激光切割机具有加工高精度、多孔类及外形复杂特征配件的特性,有不可替代的作用。现在货车制造厂家均已配备了数控精细等离子切割机、激光切割机等,用以铁路货车中形状复杂,精度要求较高的板料件的加工。

    2. 激光切割技术在铁路货

    车制造中的主要优势激光切割机在铁路货车制造行业已广泛应用,并起着其他数控切割设备不可替代的作用(设备外形见图1)。

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    其主要优势有以下几方面:(1)适用多种材质配件 铁路货车材料有低碳低合金钢、高强钢、耐大气腐蚀钢、铁素体不锈钢、奥氏体不锈钢及铝合金等,激光切割设备均可以加工,其加工范围几乎可以涵盖铁路货车中所有材质的板材件。

    (2)加工精度高 激光切割设备比其他切割设备加工精度高,不同设备加工工件精度对比如表1所示。从表1可知,激光切割设备的加工精度是其他加工设备的5~10倍,可以满足高精度配件的加工要求。

    (3)割缝宽度较窄 割缝细小有利于减小配件的间距,提高材料利用率,切割时产生的切割渣较少,其切割参数如表2所示。而大部分数控精细等离子切割机的割缝宽度在0.15~6mm之间,在实际生产中等离子切割机的割缝宽度一般在5~6mm。

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    (4)材料利用率高 如图2所示,在进行配件切割时,可以套裁切割同板厚、同材质的不同配件,充分利用原材料的边角余料。激光切割配件如图3所示。

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    (5)切割粗糙度值低 激光切割设备,在切割同一材质的配件时,相对其他设备来说,切割粗糙度值较低,整体外观质量较高。

    在铁路货车制造行业中,不同数控切割设备加工工件断面粗糙度对比,如表3所示。从表3可看出,激光切割断面粗糙度值最低。

    图4是在氧气状态下切割的6mm板厚的铝合金零件,切割面光滑。如在氮气状态下切割其断面质量会更高。图5为激光切割低合金钢的零件,切割断面粗糙度值较低,切割面很光滑。

    (6)热影响区小 激光切割过程中,被切割材料边缘由于受热会产生热影响区。但激光切割较其他加工方法能量集中热输入小,与精细等离子切割和火焰切割相比,热影响区相对较小,如表4所示。热输入小,对受热容易晶粒长大的铁素体不锈钢和容易有淬硬倾向的高强钢有很重要的意义,有利于提高焊缝质量。

    (7)小批量生产激光切割成本较低 图6所示配件,在大批量生产时,选择模具落料的工艺进行加工,大批量生产,制作模具的费用均摊到每个配件上,其生产成本较低。但如果是小批量生产,采用模具冲裁的加工工艺,不但模具的制作周期较长,不能满足配件加工的时效性,而且模具制作费用均摊到每个配件上,加工成本就相对较高。因此一般采用数控切割的方式进行加工。

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责任编辑:张纯子
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