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レールトラック板金製造におけるレーザー切断
2023-03-161204

本文は重点的に鉄道貨車板金製造におけるレーザー切断機の選択、応用、設置注意事項、品質制御原則及び未来の発展方向を紹介した。
 

レーザー切断機は板金部品の常用加工設備として、精度が高く、エッジ熱影響領域が小さく、切断断面の品質が良く、切断スリットが狭く、切断断面が平滑であるなどの利点があり、企業が購入する優先設備としてよく使われている。
 

鉄道貨車の発展に伴い、重荷、快速、軽量化が主な発展方向となっている。鉄道貨車製品の設計は多様性を呈し、構造特徴もますます複雑になり、異形板金部品は種類と数量の上からますます多くなり、経済性の上から切断下料方式で加工するしかない。特に近年、鉄道貨車の新製品にはステンレス、アルミニウム合金などの材質が広く応用され、断面品質及び熱影響区に対する要求が極めて高く、これも鉄道貨車製造業界の切断能力不足を激化させ、製造技術レベルが高くない現状を激化させた。そのため、多くの鉄道貨物車メーカーもレーザー切断機などの重要な設備を購入して現在の能力のボトルネックを解決し、質を高め、効果を高める必要がある。
 

レーザ切断機の選定
 

現在、市場にはCO 2レーザー切断機と光ファイバレーザー切断機の2種類のレーザー切断機がある。CO 2レーザー切断機は二酸化炭素、窒素、ヘリウムガスを比例に従い、数千倍の大気圧で一対の正負電極を通過し、それによってレーザーを発生し、共振器を再利用し、利用可能なレーザービームを導出し、飛行光路を通じて切断ヘッドに伝導し、集光鏡を通じてレーザーを加工部品に集光し、レーザービームの単一性と高温溶融、気化、イオン化材料を利用し、補助切断ガスを配合して溶融、気化、イオン化された材料は切断加工を実現するための割れ目を生成する。(光ファイバレーザ切断機は、大量の半導体管を集中的に励起した後、そこで発生したいくつかのレーザビームを結合して光ファイバを介して切断ヘッドに転送する。)
 

我が国の現在市場におけるCO 2レーザー切断機の出力はいずれも6 kWを超えず、切断ヘッドの移動範囲は2 mx 6 mを超えない(原因は飛行光路が9 mレーザービームを超えると焦点のモジュール数に影響し、さらに切断品質に影響する)、モードは一般的にTM 01(個別メーカーはTM 00に達することを承諾する)で、光電変換率は一般的で、水冷却システムが余分な熱を持ち去る必要があり、圧縮空=飛行光路などの部位の保護と空気冷却も必要である。このような設備は我が国の市場に入るのが比較的に早いため、技術が信頼できて成熟していて、切断の厚さの範囲が広くて、消耗品が購入しやすくて、補助ガスのサプライチェーンが完備していて、メーカーが多いなどの優位性が圧倒的に大部分の市場シェアを占めています。光ファイバレーザ切断機は商業化された時間が比較的短く、市場シェアが小さく、最も主要なのは波長が短く、CO 2レーザ切断機の1/10しかなく、これは材料が熱を吸収して熱影響領域を発生しやすい。鉄道貨車の板金部品の常用厚さ範囲は2 ~ 10 mmで、材料の種類は炭素鋼、ステンレス鋼(フェライトとオーステナイト)、アルミニウム合金などがあり、寸法精度の要求が高く、切断熱影響区の大きさに特に重視されている。そのため、この欠点は鉄道貨物車の製造にとって受け入れられず、鉄道貨物車の購入はCO 2レーザー切断機を主とすべきである。
 

レーザ切断機の設置上の注意
 

多くの企業はCO 2レーザー切断機を購入してきて、電気をつければ使えると思っているが、実はそうではない。この設備には圧縮空気、冷却水、定圧電源、減圧弁、3種類のレーザー発生ガスと2種類の補助切断ガス及び恒温間などの関連施設も必要であり、デュワボトルを使用する場合は減圧気化装置とろ過装置も必要である。
 

レーザ切断機は環境に対する要求が高い。周辺機器の振動はその加工精度に大きな影響を与えるため、土建施工時には基礎最外周に制振溝を1周設ける必要がある。北方の都市では冬は寒く、夏は暑く、朝晩の温度差が大きく、レンズなどの部品に大きな影響を与える。そのため、本体を恒温間に取り付ける必要があることが多いが、上下材も必要なため、外部交換テーブルは壁を通って恒温間外に配置しなければならない。
 

レーザ切断機の品質制御
 

レーザーカッターの内部には、さまざまな材質、さまざまな厚さの参照切断パラメータ値があらかじめ設定されており、-一般的に切断プログラムを呼び出した後、直接選択して切断することができます。しかし、鉄道貨車はすべて中厚板であるため、切断品質がよくなく、切断不足やスラグ掛けが発生することが多く、このような状況に対して作業員は頭が痛いが、どうすれば品質を高めることができるのだろうか。大きく分けて4つの要素があります。
 

(1)レーザ発生器:出力パワー、レーザモード、レーザ偏光、光束平行度、レーザ直線度、その中で出力電力だけが定格範囲内で適切に調整でき、残りの影響要素は主に設備の出荷品質と具体的な選択保証に頼っている。

(2)切断ヘッド:適切な切断レンズ、清潔な切断レンズ、正確な焦点位置、ノズル種類、ノズルサイズ、ビームがノズル中心にあるか。

(3)プログラミング:信頼性の高い切断経路、プリカット。切断プログラムの設定経路はできるだけ簡単で、マイクロ接続などの機能を設定することに注意してください。切断する前にプリカットを行って、正しいかどうかを判断することが望ましい。

(4)適切なプロセスパラメータ:穿刺点、ノズル高さ、電力、切断速度、補助ガス純度、出口気圧。
 

実際、CO 2レーザー切断機は出力電力などの要素の制約を受けてすでに基本的に限界まで発展しているが、光ファイバレーザー切断機の大出力レーザー発生器は徐々に商業化され、技術の成熟が進み、将来的には波長が短い欠点が補われ、結合台ビーム中の有害光も制御され、スラグ掛け現象が好転し、さらに補助ガスと少量のレンズを消費する必要がある以外は電気エネルギーだけが必要で、高い電気光学転化率などの利点は、将来的には切断設備の主力となることは必至であり、特に鉄道貨物車における厚板切断では、プラズマ切断機と火炎切断機に代わる実力が完全にあり、もちろんその応用分野はさらに広くなり、本当に高品質、高効率、省エネの切断主力設備となるだろう。

HGTECH:HGTECHについては、中国のレーザー工業応用の先駆者であり、世界のレーザー加工ソリューションの権威あるプロバイダでもある。我々はレーザースマートマシン、測定と自動化生産ライン、スマート工場の建設を全面的に配置し、スマート製造に全体的なソリューションを提供している。