激光切割機(jī)的工作原理主要是將激光束聚焦成很小的光點(diǎn)，其最小直徑（可小于0.1mm）；使焦點(diǎn)處達(dá)到很高的功率密度（可超過(guò)106kw/cm2），這是光束輸入（光能轉(zhuǎn)換）的熱量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)被材料反射的傳導(dǎo)或擴(kuò)散部分，材料很快加熱至汽化溫度，蒸發(fā)形成孔洞，隨著光束與材料相對(duì)線性移動(dòng)，使孔洞連接形成寬度很窄（如0.1mm左右）的切縫，切邊熱影響很小，基本沒(méi)有變形，無(wú)毛刺，精度高。切割過(guò)程如下示意圖：
激光切割機(jī)與常規(guī)下料設(shè)備的對(duì)比
法利萊針對(duì)船體板材零件下料方式總結(jié)出主要有四種：火焰切割、等離子切割、剪切加工以及激光切割。
設(shè)備性能的對(duì)比
這幾種下料方式在船體加工中各有秋千，其中火焰切割機(jī)能進(jìn)行厚板的下料；等離子切割機(jī)速度快；剪切加工材料利用率高，但只能局限于對(duì)于直線邊零件的加工，切精度誤差較大；激光切割機(jī)主要是切割精度高，設(shè)備穩(wěn)定性高，切切割熱輸入小。但切割厚板速度相對(duì)較慢。正是由于精度高的優(yōu)勢(shì)，激光切割機(jī)在高新產(chǎn)品薄板建造、分段建造過(guò)程中無(wú)余量精度管理、商船建造中對(duì)焊接坡口直線度要求高的工序：如FCB法拼板、雙絲埋4弧自動(dòng)焊等方面，有著無(wú)可替代的優(yōu)勢(shì)，這些激光切割機(jī)的有點(diǎn)為改類(lèi)工法的順利執(zhí)行奠定了重要基礎(chǔ)。
下面列出了激光切割機(jī)與其它兩種切割設(shè)備在參數(shù)直觀簡(jiǎn)略的對(duì)比：
激光切割機(jī)在實(shí)際生產(chǎn)中的應(yīng)用
通過(guò)激光切割設(shè)備與其它下料設(shè)備性能的對(duì)比，得知激光切割設(shè)備的主要加工個(gè)優(yōu)勢(shì)在于切割精度高，熱變形小的特性。這一特性在實(shí)際生產(chǎn)中有著廣泛的應(yīng)用前景。
推進(jìn)高新船舶分段建造過(guò)程無(wú)余量
高新船舶對(duì)于船體分段轉(zhuǎn)配精度要求高，構(gòu)架轉(zhuǎn)配間隙必須控制在1mm范圍。以某型船底部分段EB02為例，以往采用等離子對(duì)肋板下料時(shí)，為了保證裝配間隙，在煤塊肋板上均設(shè)置修割余量，這些肋板上的余量都是在現(xiàn)場(chǎng)裝配時(shí)手工進(jìn)行修割的，修割質(zhì)量參差不齊割縫內(nèi)氧化物不易清楚，同時(shí)增加了裝配工作量，裝配周期增長(zhǎng)，致使整個(gè)分段建造周期延長(zhǎng)。采用激光切割機(jī)下料提高了零件精度，在相對(duì)取消裝配余量厚，構(gòu)架裝配速度明顯加快。整個(gè)分段的裝配質(zhì)量也明顯提升，分段建造完工精度也同時(shí)得到提升，事實(shí)證明，更加精準(zhǔn)的零件有利于保證分段完工主尺寸。
促使薄板下料工法變革
薄壁上層建筑分段建造師整個(gè)高新工程船體建造中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，其最薄圍板厚只有2mm；在整個(gè)上層建筑分段建造過(guò)程中，從下料到部件制造，分段制造，總組搭載一系列過(guò)程均是手里過(guò)程，薄壁板材很容易失穩(wěn)變形。所以薄壁上層建筑分段的建造每個(gè)過(guò)程都是控制關(guān)鍵，而正是激光切割機(jī)的引入，推進(jìn)了薄壁下料的工法變革。為保證分段建造質(zhì)量奠定了重要作用。
在引進(jìn)激光切割機(jī)之前，對(duì)薄板2-3mm下料主要是通過(guò)人工劃線后，采用剪刀車(chē)進(jìn)行剪切下料。再通過(guò)扎平機(jī)進(jìn)行矯平；人工劃線和剪切的累積精度偏差在3mm左右，致使在圍壁拼版裝配間隙超差，無(wú)法實(shí)現(xiàn)裝配間隙1mm范圍內(nèi)的要求，現(xiàn)場(chǎng)往往有大量的修割現(xiàn)象；而對(duì)于4-6mm的鋼板，采用等離子切割，由于板材薄、切割熱量大，鋼板邊緣直線度達(dá)不到要求，切割扎平后，仍需利用刨邊機(jī)進(jìn)行邊緣加工，增加了加工工序。
到了部裝階段，就有大量圍壁因下料誤差報(bào)廢或返工，而在到分段圍壁裝配時(shí)，圍壁邊勢(shì)修割或裝配間隙超差等問(wèn)題更是層出不窮，未采用加工切割機(jī)下料前，正個(gè)薄板圍壁材料報(bào)廢率高。引進(jìn)激光切割機(jī)厚，正是利用其加工精度高、熱輸入小的特點(diǎn)，所有薄壁均采用激光切割下料，一步到位，省去了劃線、扎平、刨邊的工序；杜絕了由于下料問(wèn)題導(dǎo)致的板材損耗；大大提高了加工效率。
顯然，由上見(jiàn)圖看出，采用激光切割機(jī)進(jìn)行薄板下料時(shí)一次工藝上的變革。大大提高了薄壁分段加工的效率和質(zhì)量。
總之，激光切割機(jī)作為一種新型船體零件切割設(shè)備，相比其他常規(guī)切割設(shè)備，具有加工精度高，熱變形小，設(shè)備穩(wěn)定性好，配件損耗率低，環(huán)境污染小等的優(yōu)勢(shì)，在船舶生產(chǎn)制造中有較大的應(yīng)用潛力。目前在高新船舶分段中無(wú)余量建造、薄板下料工法變革方面有較好的應(yīng)用，大大提高了加工效率，消除了現(xiàn)場(chǎng)修割的現(xiàn)象，減少了人工和材料浪費(fèi)。激光切割機(jī)的優(yōu)勢(shì)在船舶制造中將會(huì)更廣，更深層次的應(yīng)用。
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