激光切割技術(shù)在鐵路貨車制造中的應(yīng)用

牛少銳

摘要：隨著世界經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，人們對(duì)快捷交通方式的需求不斷增加。鐵路貨車與火車不僅世界各地交通樞紐的重要的組成部分，也是國家必須不斷發(fā)展的基礎(chǔ)設(shè)施之一。激光切割技術(shù)與傳統(tǒng)的鐵路加工技術(shù)相比可以有效地加快路鐵路貨車與火車的制造。本文對(duì)激光切割技術(shù)在鐵路貨車及火車制造中的應(yīng)用做出了探討。

關(guān)鍵詞：激光切割技術(shù);鐵路貨車;火車;應(yīng)用

1 激光切割技術(shù)的內(nèi)容

激光切割技術(shù)興起于20世紀(jì)70年代，屬于脈沖激光技術(shù)的類型。激光切割技術(shù)適用于金屬材料與非金屬材料工件的加工。激光切割技術(shù)在加工過程中會(huì)使工件表面保持外觀的質(zhì)量，不會(huì)損害加工工件的形狀與外表。精密度高，柔韌性強(qiáng)，加工范圍廣，是激光切割技術(shù)所具有的優(yōu)勢(shì)[1]。激光切割技術(shù)是通過運(yùn)用聚焦鏡把二氧化碳激光束在材料表面聚焦以此使材料逐漸融化，同時(shí)需要把融化的物體通過與激光束同軸的壓縮氣體吹走，將融化的材料吹走后，激光束需要與材料做出固定軌跡的運(yùn)動(dòng)，從而在加工材料表面形成切縫。激光切割技術(shù)具有縮短加工時(shí)間、降低工件的生產(chǎn)成本、提高加工所需工件質(zhì)量的作用。我國鐵路貨車與火車的穩(wěn)定性需要通過激光切割技術(shù)來保持，在進(jìn)行激光切割技術(shù)同時(shí)采用電腦對(duì)加工進(jìn)行控制，可以有效的提高制造過程的效率。激光切割技術(shù)在鐵路貨車與火車的建造行業(yè)中應(yīng)用也越來越廣泛，各種三維沖壓件的切割加工都離不開激光切割技術(shù)，激光切割技術(shù)具有很大的市場(chǎng)需求與發(fā)展前景。

2激光切割技術(shù)在鐵路火車制造中的應(yīng)用

2.1鐵路火車的零件的配置

激光切割技術(shù)適用于鐵路火車不同種類型的配件?；疖嚨呐渲貌牧习ǖ吞嫉秃辖痄摗W氏體不銹鋼和鋁合金、耐大氣腐蝕鋼及鐵素體不銹鋼等，對(duì)于這些鐵路火車的配置材料，激光切割技術(shù)均可以進(jìn)行加工?？梢哉f鐵路貨車中所有的配置材料及板材件都可以通過激光切割技術(shù)進(jìn)行加工，通過激光切割技術(shù)更好的完成鐵路火車的制造。

2.2加工精度較高

與其他的切割設(shè)備相比，激光切割設(shè)備具有加工精度高的特點(diǎn)。對(duì)鐵路火車來說，鐵路火車的配置零件需要具備很高的加工精度，普通的切割設(shè)備不能滿足這一較高的加工精度，需要通過激光切割技術(shù)進(jìn)行[2]。與普通的切割設(shè)備相比，激光切割設(shè)備的加工精度比其它的切割設(shè)備高五到十倍，幾乎可以滿足火車所有配件加工精度的需求

2.3較窄的割縫寬度

鐵路火車配件的間距需要減小以此提高鐵路火車材料的利用率，激光切割技術(shù)可以有效地縮小切割時(shí)的縫隙寬度，激光切割技術(shù)在切割時(shí)不會(huì)產(chǎn)生很大的切割渣，離子切割機(jī)和數(shù)控精細(xì)等離子切割機(jī)切割材料時(shí)的割縫寬度較大，不能滿足鐵路火車配件割縫間距的需求。

2.4較高的材料利用率

激光切割設(shè)備在進(jìn)行材料切割時(shí)可以有效地提高材料利用率，在進(jìn)行鐵路火車不同配置材料的切割時(shí)，激光切割設(shè)備切割后所產(chǎn)生的邊角料可被充分利用。

2.5切割粗糙值低

與其他切割設(shè)備相比，在切割同一種鐵路火車的同一種配件時(shí)，激光切割設(shè)備切割后材料質(zhì)量較高，切割完成后材料切面的粗糙值不高。對(duì)于鐵路火車制造行業(yè)來說，進(jìn)行激光切割后切割材料切斷面的粗糙值最低，其他數(shù)控切割設(shè)備切割后加工材料切割面的粗糙值都較高，導(dǎo)致切割后切割材料的質(zhì)量降低。

2.6熱影響較小

在鐵路火車的切割過程中，由于熱的影響切割材料會(huì)產(chǎn)生熱影響區(qū)。與其他的切割技術(shù)相比，激光切割技術(shù)的切割材料所產(chǎn)生的熱影響區(qū)較小，激光切割技術(shù)在切割時(shí)對(duì)切割材料會(huì)輸入較低的熱能，以此縮小熱影響區(qū)。在進(jìn)行火焰切割時(shí)，切割材料將會(huì)被輸入很大的熱能，以此產(chǎn)生很大的熱影響區(qū)。在鐵路火車制造過程中，如果切割材料的熱影響區(qū)較大，鐵素體不銹鋼中的晶體會(huì)受熱的影響而逐漸增長(zhǎng)從而使鐵路火車材料有淬硬的可能，這會(huì)使鐵路火車的制造效率大大下降，鐵路火車若想提高焊接質(zhì)量，就必須降低切割材料的熱影響區(qū)。

2.7成本較低

鐵路貨車和火車在制造過程中進(jìn)行大批量生產(chǎn)時(shí)，加工工藝應(yīng)選擇模具落料的方式進(jìn)行，此時(shí)的生產(chǎn)的批量較大，每一個(gè)加工配件都需要均攤相應(yīng)的費(fèi)用，以此降低鐵路火車制造中所需的成本。如果鐵路火車在制造過程中的生產(chǎn)批量很小，此時(shí)的加工需要采用模具沖裁的工藝方法，模具具有較長(zhǎng)的制作周期，有時(shí)都產(chǎn)量不能滿足火車制造過程中的需要，此時(shí)需模具生產(chǎn)量很少，在進(jìn)行費(fèi)用均攤時(shí)，鐵路火車的加工的成本費(fèi)用就會(huì)提高。

3優(yōu)激光切割技術(shù)的不足

3.1激光切割設(shè)備成本較高

對(duì)于激光切割設(shè)備來說，國產(chǎn)激光切割設(shè)備與進(jìn)口激光切光設(shè)備的購買費(fèi)用都很高。國產(chǎn)激光切割設(shè)備需要二百萬左右，進(jìn)口的激光切割設(shè)備需要五百萬左右。對(duì)于激光切割設(shè)備中精密度較高的零件，在出現(xiàn)故障時(shí)需要專業(yè)的維修人員進(jìn)行維修，這要求維修人員具有較高的專業(yè)能力。由于激光切割設(shè)備的零件較為精密，在市場(chǎng)中很難采購，如果激光切割設(shè)備的零件出現(xiàn)故障便很難在短時(shí)間內(nèi)購置完全，不能很快對(duì)設(shè)備進(jìn)行維修，與此同時(shí)，故障也不能在短時(shí)間內(nèi)維修好，進(jìn)而會(huì)產(chǎn)生較高的維修費(fèi)用阻礙鐵路火車制造的進(jìn)行。

3.2激光切割設(shè)備切割速度低

激光切割設(shè)備雖有較高的精密性，但在進(jìn)行切割工作時(shí)切割速度較低。與其他數(shù)控切割設(shè)備和離子切割設(shè)備相比，在切割相同材質(zhì)的配件時(shí)，激光切割設(shè)備切割速度相對(duì)而言較低。激光切割設(shè)備的切割工作效率會(huì)影響鐵路貨車與火車制造效的進(jìn)度。

3.3生產(chǎn)大批量配件的效率低

在進(jìn)行鐵路貨車與火車的制造工作時(shí)，激光切割技術(shù)起到了不可替代的作用。與其他切割設(shè)備相比，激光切割設(shè)備的精密度更高、切割方式更為靈活適用于鐵路和火車制造時(shí)各種零件的加工[3]。但激光切割設(shè)備的成本費(fèi)用較高，這將會(huì)提高鐵路貨車與火車制造時(shí)的成本費(fèi)用。因激光切割技術(shù)相對(duì)于其他切割技術(shù)的切割速度較低，這將會(huì)降低鐵路貨車與火車制造時(shí)的工作效率，不適用于制造所需配件的大批量生產(chǎn)，只適用于精密度高、所需配件較少的制造工作。

4 結(jié)束語

綜上所述，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展與進(jìn)步，鐵路貨車制造行業(yè)不斷的變化與發(fā)展，我國鐵路貨車與火車的制造行業(yè)已經(jīng)不滿足之前的小批量生產(chǎn)。目前我國鐵路貨車的制造行業(yè)已由原來的小批量生產(chǎn)轉(zhuǎn)換為面向國際的大批量、多品種生產(chǎn)。這是我國鐵路貨車與火車制造行業(yè)上的歷史性的轉(zhuǎn)變。傳統(tǒng)的加工設(shè)備與加工方式在如今的鐵路火車制造行業(yè)中應(yīng)用頻率越來越低。

參考文獻(xiàn)：

[1]巴一，戰(zhàn)金明，師文慶，黃江，梁志剛，黃進(jìn)鈺，安芬菊，賴學(xué)輝.激光加工技術(shù)在農(nóng)機(jī)制造中應(yīng)用的研究進(jìn)展[J].南方農(nóng)機(jī)，2020，51（05）：7-8+13.

（作者單位：中國中車大同電力機(jī)車有限公司）