激光在铝材金属部件加工的应用

  在我们的日常生活、工业生产里，钢铁、铝、铜是应用量最大的金属材料。钢铁的存储量大、成本低、历史悠远长久，铜的价格较贵，多用于家电、电池、等领域，钢铁和铜材料都会遇到一个很大的问题，那就是生锈，并且是持续的氧化生锈。相较而言，铝质材料就有优势，铝也会出现表层氧化，但是表层的氧化铝会起隔绝作用，内部的材质不会继续氧化生锈，而且铝材料价格适中，材质轻，铝合金的硬度大、耐高温，大范围的应用于高铁机车、航天飞行器、客机等高端领域。

  铝材存储量巨大，拥有优异的可塑性、延展性，成本不高，用途广泛，特别是当前中国处于工业制造期、大规模建筑期，需求就更大了，因此我国已成为全世界最大铝材消费国。日常中我们常见铝门窗、铝材建筑结构、铝材卫浴产品；人们常常搭乘的高铁、飞机，甚至是航天火箭也都大量采用了铝金属零部件，在保持刚性的同时，可以极大地减轻了重量，轻量化概念的推进，常常是采用了铝合金去取代钢铁。

  在汽车方面，铝材的特性也受到生产商的青睐，如奥迪A8，特斯拉、凯迪拉克和奇瑞捷豹路虎等车型都大规模使用铝制架构。特斯拉研发制造的Model S全铝车身具有轻量化与高强度特性，其车身和前后悬架大部分材料均采用了铝材。铝的应用远不止于此，在集装箱运输、防洪设施、桥梁建设、日用品、家用电器、机械设备等领域都大量使用铝及铝合金。

  铝和铜的传统的切割方式是机械切割，比如砂轮、锯片，然而会带来较大的粉尘和材料损失。随着铝合金应用市场加快速度进行发展，其需求量也日益增大，开发新的铝材加工特别的重要，激光加工技术就是这里面较好的选择。铝材属于高反材料，对激光的吸收率不高，而反射光还会对激光头部件造成损害。几年前，国外的激光器生产商已经对光学部件进行了防护改良，实现了抗高反的设计。通过在合束器传输光纤中加入光隔离器。所有光闸和光耦都具有光路隔离功能。配合工艺窗口的细致开发，使其成为高反射材料的切割利器。

  解决了高反射问题，激光加工铝材应用就打开了，只要提高功率，目前已能切割50mm以上厚度的铝板，当然现实中常用的铝板都是中薄厚度的。

  在焊接方面，纯粹的铝材可焊接性较差，往往需要加入焊料或焊剂实现拼接，但现实中为了更好应用铝材，往往使用的是铝合金，经常加入的合金元素有铜、镁、锌、硅、锰等。铝合金能够很好地用上激光焊接，比如中车旗下某机车公司已采用高功率CO2激光焊接机车厢体。另外，光纤激光器、半导体激光器均可应用于铝合金焊接。近几年由于新能源汽车行业崛起，动力电池的铝合金外壳密封工艺，使用了大量的激光焊，给大族、联赢等设备厂商带来了不错的订单。

  值得一提的是，铝材金属部件在门窗架、窗帘架、办公桌椅、家具、景观建筑结构等常见领域应用量很大，而由于激光中低功率的焊接，已然浮现了的灵活的手持焊接设备，并在钢铁薄板、管材大量应用，未来激光手持焊接必然也会进入小型铝合金部件的应用，这将会给手持焊接带来更大的需求潜力。

  普通日用品铝材、铝合金的激光加工应用所需功率大多是在2千瓦以下，部分在航空航天、高铁机车、汽车等高端应用需要用到4千瓦甚至更高功率的激光束。随着铝材金属部件对部分钢铁部件的替代，未来铝材的加工将会更为旺盛，很值得激光设备商关注。同时铝材激光加工也会带动激光配套设备的需求，其中激光冷水机将会在千瓦级的切割、焊接有更多的应用。

  广州特域机电有限公司是一家专注于激光冷水机研发、生产与销售的企业，从业已超越19年，公司对激光加工应用的理解与解决方案的积累很丰富。在千瓦级激光应用方面，在光纤激光器、半导体激光器、二氧化碳激光器上面公司均拥有成熟的冷却设备，其中光纤激光器应用更是推出了2万瓦的冷却设备。特域冷水机以超精密的温控系统、智能方便、支持与计算机通信及制冷稳定性很高等优势，在行业中建立起出色的品牌形象，未来在铝材金属部件的激光加工应用上，特域冷水机将会努力寻求一席用武之地。