文/LFWC 金属板切割和冲压后,在边缘上产生的毛刺会增加人员受伤风险,还有可能损坏或划伤与之接触的物品。仅是出于这个原因,就足够必要去除这些边缘的毛刺。通过激光去除这些毛刺,不仅可以选择性地加固边缘,还可以提高部件的疲劳强度,减少形成裂纹的倾向。德国弗劳恩霍夫激光技术研究所(Fraunhofer ILT)研制出了最先进的激光去毛刺工艺。
图1:激光去毛刺可以产生光滑、圆润的边缘,防止这些毛刺损伤与之接触的物品。(图片来源:Fraunhofer ILT)
图2:部分经激光磨圆后的不锈钢板边缘,钢板厚度1.5mm。(图片来源:Fraunhofer ILT) 在汽车工业中,激光去毛刺在过去十年中已经在一些大规模生产过程中广泛应用。Fraunhofer ILT激光抛光和激光去毛刺专家Edgar Willenborg博士介绍说:“但这项技术的潜力远未被发掘。”用激光对金属板进行去毛刺处理并不复杂,不仅可以提高部件质量,并且由于加工速度高达12m/min,因此也可以提高生产效率。 诸多优势 原则上,去毛刺是必要的,以尽量减少受伤风险。此外,切割和冲压边缘上的尖锐毛刺经常会划伤电缆表面,造成损坏和潜在风险。到目前为止,去毛刺最常用的方式是机械加工。然而,Fraunhofer ILT研究表明,激光工艺在去毛刺方面具有明显优势。激光去毛刺的过程本身并不复杂。Willenborg解释说:“激光焦点必须落在板材边缘的前部,并完全覆盖板材边缘。”在那里,聚焦的光束会短暂地熔化金属边缘和毛刺。然后,液态金属自身会在表面张力的作用下,变得很光滑。这将创建一个圆滑的边缘。“通过适当的过程控制,不仅可以使边缘变得圆滑,还可以有针对性地加强边缘。”Willenborg说道。 为了实现这一目标,Fraunhofer ILT增加了激光功率。更多的能量输入能熔化更多材料,这些材料像加强的圆形接缝一样,形成在边缘周围。 光滑、圆润的边缘可防止其划伤及损坏电缆或与之接触的其他物品。除此之外,激光加工还能实现更多好处,比如形成无缺陷的边缘。Willenborg强调:“无缺陷的边缘将使金属板部件在疲劳强度和机械成形行为方面,具有明显优势。” 高强度钢的测试表明,激光去毛刺使其疲劳强度提高了220%;同时,变形程度提高了240%;另外,还可以避免边缘裂纹,去毛刺过程中的激光熔化消除了机械加工造成的边缘微缺陷,而这种肉眼看不见的预损伤通常是形成裂纹的开始。 激光去毛刺快速、清洁、成本低 Willenborg表示,激光去毛刺相比于机械工艺的另一个主要优点是不会产生研磨粉尘。激光工艺只会短暂熔化多余的材料,而不是将其去除,因此将激光去毛刺集成到现有的工艺链和生产环境中相对容易。在集成可行的情况下,激光去毛刺的优势很快就会显现出来。他强调:“激光去毛刺特别适合高应力部件。”以汽车底盘零件为例,其边缘区域疲劳强度的增加,使得制造商能够将其设计得更薄,从而也更轻,最终使得汽车更省油。 对于成型的3D钣金部件,激光器可以安装在机器人手臂上执行去毛刺操作。光纤耦合的半导体激光器已经能够用于去毛刺工艺,并且处于近红外波段的标准激光器价格便宜,也很容易获得。
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