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三维激光切割激光技术:加工高强度钢的新渠道
日期:2010-11-11 20:22:44    阅读:

    三维激光切割激光技术:加工高强度钢的新渠道

    汽车制造商越来越依赖于激光技术来进行高强度钢的加工处理。无论是用于焊接、切割或是表面处理,激光加工的经济优势均得到进一步体现。

    高强度钢在汽车工业中得到越来越广泛的应用,这使得汽车的制造成本进一步降低。其原因在于,高强度钢的使用降低了汽车装配环节中的零部件的数量,因此降低了生产成本,减轻了整车重量,最终使得汽车的燃油消耗得以降低。

    激光堆焊应用——表面耐磨处理

    新型钢材的使用并非一帆风顺,没有任何障碍。为了获得高强度或超高强度性能,通常在成型期间对汽车零部件进行压力硬化处理。奥地利格拉茨理工大学的模具与成型研究所进行的“Cool Tool”项目正是进行了这方面的研究。这套方案包含了一套对压力硬化过程进行低温回火的模具加工系统,这个系统利用经过改进的技术,可以更加经济地对硼化合金钢进行压力硬化处理。冷却通道的几何形状就像网络一样布满于模具内部,从而优化了冷却与加热能力,缩短了加工周期。

    模具通常采用球墨铸铁材料制成,其成本很低,而且便于进行二次加工,但是存在表面强度低、耐磨性差等问题,所以有必要在承受高载荷区域覆上一层高硬度材料,激光粉末堆焊就可完成这个操作。事实证明,激光粉末堆焊是一种很好的完成此种工艺的方法。通快激光系统公司也进行了此种工艺的研究,并且开发出了金属粉末直接沉积设备(Direct Metal Deposition,DMD)。

    在这种工艺中,金属粉末以与激光光束同轴的方向被送入工件表面激光熔池中,而不必对工件进行预热。金属粉末与基体材料一起形成了高强度的耐磨冶金混合物。与传统的烧结方法相比,激光粉末沉积有着无可比拟的优势:热输入量小,硬度增加而且表面裂纹减少;涂层内部硬度有限分布,摩擦系数好;基体材料变形微乎其微,残余应力在成型中不会导致裂纹。而且激光粉末沉积完全可以用于自动化生产。

    三维激光切割——无可替代的方法

    切边是对高强度钢的另一项挑战。三维激光器切割适用于成型钣金件的切边,特别是对于强度高达1500 MPa的钢板,因为没有其他的加工方法可以替代。在这种情况下,用户就没有必要对昂贵的冲压设备和剪裁设备进行投资。因为在加工这些高硬度的材料时,传统设备的冲模或者刀具的使用寿命会大大缩短,而激光切割就不必考虑这些问题,还具有安装时间短、可灵活更换产品或样品生产等优点。

    通快的三维激光产品TruLaserCell已应用于大众帕萨特B侧围的切割,当然包括切边。B侧围由高强度钢热成型而成,其硬度很高而且要承受很大的应力。高强度钢所制的B侧围增加了耐冲撞力,提高了汽车的安全性。这也是尽管高强度钢的成本较高,可是汽车制造商还是愿意使用的原因。

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