水平激光切割

激光切割在20世纪70年代的实验室中从20世纪70年代的实验室到了20世纪80年代和20世纪90年代野火增长的操作。许多最新机器在剪切期间和之间提供钳口滴速度。

尽管如此，即使是最先进的仿形设备产生的零部件也会在成形、焊接和组装方面造成重大问题，而这与激光机器本身无关。它的材料。当激光束切割出光滑且几乎没有毛刺的边缘时，材料内部的应力会导致材料弯曲——有时会非常剧烈图1)。

鲍勃·西普(Bob Sipp)是Leveltek International LLC的销售和市场总监，该公司位于西弗吉尼亚州本伍德(Benwood)，是一家拉伸矫直设备制造商。，它与金属到达工厂车间前的轧制过程如何影响金属晶粒有关。“谷物就像度假时坐在后座上的孩子，”他说。“当你把他们分开时，一切都很平静。当它们开始相互攀上时，就像这些谷粒一样，就没有和平了。”当这些相同的颗粒以一种有序的方式排列时，它们在激光切割过程中和之后保持平衡和静止。

根据平差设备制造商Red Bud Industries发布的白皮书，Red Bud, Ill。(见图2)，“通常情况下，表面看起来是平的材料并不会一直是平的。今天，我们知道这主要是由于随机困住的内部应力的存在。虽然一块平坦的材料看起来很放松，但在现实中，一场史诗般的拉锯战就在我们眼前展开。”

拔河

线圈中的形状缺陷落入三个一般类别。英国伟德公司当片材的顶表面区域与其底表面区域的不同时，发生表面到表面差动缺陷。线圈组和弩落入此类别。当线圈边长长度与线圈宽度中的材料长度不同时，发生第二广泛缺陷类别的Edgeto-Edge长度差异。这个问题可以将自己透露为弧形（弯曲的边缘），边缘波，扣和扭曲。

第三类是地对地厚度差。由于轧机过程，材料冠，在卷板宽度中间变厚，沿边缘变薄。

从制造者的角度看平面

比方说，激光将A36碳钢切割成长条状或大直径环状——这两种形状的材料弯曲尤为明显(见图3)。材料被切割，从巢中露出的部分明显地向上弯曲。发生了什么事?

金属制动的众多阶段打开门以进行不平等的应力。“当制造钢时，它通过一个极热的过程，然后通过水淬火冷却，将其恢复到给定的产量和拉伸范围，”布拉德伯里有限公司的高级销售顾问布朗尼考克斯说，米湾天然气，Kan。“这种快速变化的动作在轴纵向，横向和对角线的各个方向上整个钢留下应力。”

制造商希望使用以前的处理中的金属。Cox说，还有一些术语混乱。“多年来，我们相信水平降低或消除压力。然而，水平的行为不是消除这种压力，而是为了平衡它。如果片材顶部的正应力的量等于底部的相反的负应力，则发生取消效果，材料将保持平坦。“

Sipp说:“这就像一个三明治，上下都是两片面包，中间是肉。”“肉在中立区;这就是所有颗粒相互干扰的地方，这就是记忆所在的地方。所以当激光进入并切割金属表面时，就像打开汽水罐一样。”就像打开汽水罐后释放的气体能量一样，金属被切割后记忆在薄片或板厚内的能量也是如此——因此产生了弯曲。

“激光切割头，为了准确和有效地切割金属，必须非常接近金属表面，”Sipp补充说。如果衣服在剪裁后开始弯曲，问题就出现了。“这能把激光头从机器上扯下来。这本身就是一个昂贵的维修，但更糟糕的是，它关闭了线路。”

水准测量技术基础

在常见的仿形工艺中，如冲压、冲孔和等离子切割，激光仍然是一个新孩子的block。Sipp说:“直到最近，还没有那么多的激光器。”当然，激光现在无处不在，这也将材料平整度的问题带到了前沿。“这些要求非常繁琐，因为这些激光器在切割过程中必须离表面很近。”

一般来说，有四种削弱表格和板材的方法。在滚轮平整中，材料通过一系列滚子弯曲，从入口处的重渗透和近端的羽毛转移，此时顶部和底部接触滚轮之间的距离等于材料厚度。“这种比率从进入退出，对压力的适当均衡至关重要，”COX说。

回火轧制需要大的冷压轧制，稍微降低材料的厚度。该过程可与精密滚轴矫直机结合使用，解决弩，以确保金属保持扁平。

在张力调平中，材料出口处的大直径缰绳卷稍微旋转，比工作卷略快地旋转，从张力非常高的源线圈中拉动条带。为了保持成本效益的过程，缰绳滚子只能如此大，因此它们主要限于平整薄仪表。另一方面，该过程也可以以非常高的速度工作。

最后，拉伸平整将材料夹在两个强钳之间，使材料纵向拉伸超过材料的屈服强度图4)。

Red Bud的白皮书是这样解释的图5）：“在线拉伸平整器由一对进入和退出框架组成。这些框架相对于所需的拉伸长度可调节。当需要时，每个帧都将材料夹在其宽度上。大型液压缸连接两个框架。加压时，这些气缸将框架彼此推开。汽缸施加的压力超过材料的集体产率，随后随后在行进方向上拉伸条带。“

拉伸整平过程本身不接触材料与辊。Sipp说:“你接触到的金属卷绕面积不到总表面积的3%。

拉伸矫直通过平衡线圈宽度的长度，有效地消除了波和弯曲，也就是说，那些边缘到边缘的差异缺陷。正如Sipp解释的那样，为了去掉高强度材料中的弩，该生产线可以在拉伸矫直机之前有一个精密的辊式矫直机或一个备份的矫直机。

张力和拉伸的影响

辊式整平是最常见的整平工艺。轧辊渗透到材料的厚度中，服务中心的操作人员必须确保轧辊的清洁和固定。大多数材料穿透应发生在入口，而轧辊应设置在出口材料厚度。

滚轮矫直机设置中的不均匀压力会导致平坦的问题。“较旧的级别系统在可调节的夹克螺钉中松弛，”Cox表示，“这会导致不均匀的压力。这就是为什么较新的系统有保障的原因，以确保不会发生这种情况。“

考克斯补充说，轧辊调平也有所谓的辊卷差。在矫直机入口处，金属在深穿透轧辊之间以曲线方式运动。这个路径比金属在出口辊之间通过的直线路径要长。这就产生了一种推动效应。因为所有轧辊都以相同的速度旋转，初始轧辊迫使金属通过较短的直线路径出口轧辊。在某些情况下，这种推动效应会导致边缘波和中心屈曲等问题。

当涉及到激光切割压扁金属时，这种拉伸似乎有它的优点。“想想弹性绷带，”考克斯说。“如果你使劲推，就只剩下皱纹了。”但轻轻拉一下，就会得到扁平而笔直的绷带。”

一些先进的辊式矫直机有独立驱动的出口辊，其旋转速度比靠近机器入口的辊要快。考克斯说:“出口辊的拉动作用在塑化点集中了张力。”

在拉伸平整中，材料被拉伸到超过其屈服强度。正如Sipp描述的那样，“它把后座上的孩子分开了。”颗粒的应力不再是“相互攀附”，而是排成一条直线。

拉伸矫直机的尺寸差别很大，这取决于服务中心的占地面积，但据Sipp称，一台机器的平均把手间距约为50英尺(约合12米)，这意味着它一次可以平整50英尺(约合12米)的钢筋。每一个抓地力能使材料接触到3000吨的力。在拉伸周期中，材料过渡到塑性阶段，这消除了轧机过程引起的记忆。

结果证明

在大多数钣金车间和合同制造商，材料仍然是资产负债表上最大的项目之一。根据国际制造商协会(Fabricators & Manufacturers Association International)发布的2013年财务比率和运营基准调查，平均直接材料费用占销售额的36%。相比之下，直接劳动平均不到14%，间接劳动平均不到9%。对于大多数制造商来说，原材料的成本远远高于人力成本。

因此，购买经理旨在获得最低成本的最佳材料并不奇怪。与任何商业决策一样，管理人员权衡成本和福利。科克斯表示，他建议制造商询问服务中心几个问题：一是你使用什么类型的平整过程，以及设备多大了？第二，你卖给其他激光用户吗？要求参考。第三，要求样品在激光上切割。

第一个问题给了制造者一个正在使用的技术和它的时代的感觉。Cox说:“较新的系统有配方筛选，操作人员只需输入材料的厚度、宽度和等级，矫直机就可以自动设置。”

由于制造业要求更高的精度，测量平面度是至关重要的，用i单位来描述，即测量一定长度的薄板的非平坦峰的高度和间隔。据Sipp说，许多制造商现在使用精密的、基于激光的测量系统来确定板材和切割零件的平整度，这种方法比把零件放在混凝土地板上要精确得多。

“眼睛无法衡量现在现在的准确程度的要求，”他说。

随着高强度材料进入市场，这些需求变得越来越关键。考克斯说:“高强度钢将终结一些早在高强度钢产生之前就设计好的老矫直机。”“较新的设计使用更高的力，这就需要更大的机器框架来容纳这种力。”

最终，最后一个问题 - 商店是否可以在激光上试用服务中心的材料 - 也许是最重要的。谈到升级时，证明是结果。如果激光在切割后干净地切割并始终生产保持平坦的部件，则服务中心可能正在做正确的事情。

www.bradburygroup.com.

www.leveltek.com

www.redbudindustries.com.