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切割与焊接的技术变革在造船行业引发的深层思考

激光加工国家工程研究中心（武汉法利莱切割系统工程有限公司）冷箭利

目前，使用大功率激光及等离子切割的用户行业涉及汽车制造、金属加工、造船、机电、工程机械、锯片加工、粮油加工设备等。

过去人们通常认为，造船工业接受高新技术的过程比较慢，但现在这一情况正在发生改变。随着激光切割、焊接技术的日趋成熟和等离子切割系统的逐渐发展，欧美及日本主要的大型船厂已大量采用新型的前沿性加工技术。

但在我国，造船工业对激光切割焊接、等离子切割的认识颇有点如同当年清朝政府对枪械火器的态度，虽然知晓其厉害，变革力度却仍旧不大。

早期激光主要用来切割20mm以下的薄板，因此在造船中应用不多。20世纪90 年代初期，随着大功率激光器的成功研制和等离子切割技术的发展，各发达国家造船厂开始装备适合厚板材的切割系统。

例如，早在1992年澳大利亚Farleylaserlab公司2、制样时要避免样品受伤；便率先生产出融合划线、切割、钻孔于一体的Fabricator等离子切割机，以及适用于宽幅面且能进行水下切割的Trident等离子切割机，获得了高精度、高质量的边缘切割质量。

大功率激光切割

大功率激光切割过程是一放热燃烧反应过程，这一过程中，激光束的热量用来将钢板迅速加热至燃点温度，而从割嘴喷出的高速氧气流恰好喷射在激光束的聚射范围内，将这部分钢板氧化燃烧，并将熔化的金属及其氧化刺激了吹膜机制造机械行业的发展物吹离钢板形成割缝，割嘴则随着数控切割床身对钢板作相对移动，从而来完成零件的切割。

图1 等离子切割系统在造船行业的技术应用

为达到预期的氧化反应效率，仅要求激光束的功率能产生和维持点燃温度即可，而不货运站必采用那些能够产生足以熔化钢板温度的、功率很大的激光源。

运用这种方法切割厚度为25.4mm (1in)的钢板时，其平板冲孔或穿孔的速度比较快，切割每块钢板平均能节省40min的加工时间，作业成本更经济；而且，其割缝宽度仅为毫米级。

另外，割嘴离钢板的距离由1 mm上升到7 mm，减少了切割穿孔飞溅物对激光头的撞击；切割表面质量好，热影响区小，可以获得较高的切割精度，省却许多后续加工。

目前，武汉法利莱切割系统工程有限公司拥有这一切割能力，隶属于激光加工国家工程研究中心的该公司，研发出了WALC4020宽幅面数控激光切割机，达到国际先进水准。

WALC4020切割幅面宽，而且还具有如下多项技术创新优势：悬臂倒挂横梁、直线电机驱动、SIEMENS 840D控1、机电方面制器、专有光束质量调整系统、穿透检测、自动聚焦、光束半径调整、束腰回光灯补偿、打孔切割双流量控制系统、表面熔渣油灭弧处理、垂直升降式交换工作台结构等。

大功率激光切割技术的研究方向

大功率激光切割技术是集光、机、电一体化的高新技术。激光束的参数、机器与数控系统的性能和精度，不粘煤都直接影响激光切割的效率和质量。

特别是为适应造船工业、工程机械等的应用，当前对CO2激光切割的研究集中在两个方面：一方面，利用高质量激光束高速切割薄板（对0.25 mm厚的板，切割速度为140m 工控设备m in）；另一方面，研究开发切割厚板的技术。目前采用中等强度的激光(