激光切割工艺在铝板加工的应用优点优势

　　在目前的激光切割系统中，这些激光切割在航空应用中的局限性都得到改进，这些局限性包括疲劳性能和制造过程一致性降低的问题。现在，激光系统在很大程度上减小了热影响区域（HAZ）的大小和相应的微裂痕。在激光切割过程中，技术人员已经可以对切割参数进行控制，幷且利用计算器软件进行精确的重复。这些技术进步使得人们对激光切割是否适用于机身结构的生产重新思考。机身结构主要是7000系列铝材料制造而成。激光切割机器如图2所示。　

　　激光切割 
　　疲劳断裂通常发生在应力集中的地方，如零件的边缘，几何形状变化处，或者接合处。薄板金属制成的机身零件有很多不同的接合方式，绝大多数的疲劳裂痕发生在接合处。如果激光没有被用于切割接合处的小孔，那么激光主要就用于零件的边缘切割。对于其它的效应，可以采用最易损坏的连接位置来说明与连接处相比，激光切割带来的微裂痕幷非主要的损坏部位。这样，我们就能得出结论：如果一个零件有可能在连接处断裂，那么激光切割技术不会进一步损坏零件的疲劳特性。

　　铆合结构 

　　Sikorsky Aircraft公司进行了一些测试，以研究激光切割边缘与连接处小孔的疲劳特性之间的关系。在进行激光边缘测试时，技术人员使用了工厂中典型的激光切割操作来加工7075-T6复合金属板。技术人员在不同的应力级别对样品进行了测试，R值保持在+0.1。选择+0.1是由机身结构疲劳系数的临界值决定的。 
铆合结构（图3）的疲劳性能是由Sikorsky公司的测试数据和发布在其它资源中的数据来确定的。如图4所示，在整个过程中，激光切口边缘比铆合结构承受更大的应力。整个测试包括了持久力以及塑性形变测试，技术人员发现激光边缘幷不是整个过程的关键因素。虽然，该测试只是一个开始，但是它表明激光技术可以应用在机身金属板的切割中。　

　　铆合结构与激光切口的测试比较 

　　激光切割过程可以更快的加工具有一致性的零件，它比传统的加工效率更高。激光技术有望降低加工时间和生产成本。长时间以来，在7000系列铝板的加工中，激光器的优势一直由于疲劳性能的降低而未能得到发挥。最近，激光系统的革新使得人们重新对激光切割航空用铝的优势进行评估。初步测试已经表明激光技术在机身加工中的潜力。今后的机身系统以及现有的设计不应因为过去的经验而排除激光器在该机身系统中的可能应用。我们应该保持开放的态度来分析各种情况，以确定激光技术可否带来产品效益。 

 　　人们采用一些技术来减小HAZ，使得加工过程精确幷可控。这些技术可以使激光加工的金属零件的疲劳退化得到降低，或者完全消除。正如同70多年前那些使得“重于空气”的垂直飞行成为可能的技术那样，激光切割技术不断向前发展。虽然铝板的激光切割起初幷未用于航空行业，但在目前生产低成本、结构有效的零件中，它有望起到一定的作用。　

　　利用激光切割设备可切割4mm以下的不锈钢，在激光束中加氧气可切割8～10mm厚的不锈钢，但加氧切割后会在切割面形成薄薄的氧化膜。切割的最大厚度可增加到16mm，但切割部件的尺寸误差较大。

　　激光切割设备的价格相当贵，约150美元以上。但是，由于降低了后续工艺处理的成本，所以，在大生产中采用这种设备还是可行的。由于没有刀具加工成本，所以激光切割设备也适用生产小批量的原先不能加工的各种尺寸的部件。目前，激光切割设备通常采用计算机化数字控制技术（CNC）装置，采用该装置后，就可以利用电话线从计算机辅助设计（CAD）工作站来接受切割数据。

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