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工业制造

激光技术在建筑材料的应用

激光制造网 2022-10-31 我要评论(0 )   

激光以其高能量与材料发生作用实现加工效果,激光光束最容易实现应用的就是金属材料,也是目前开发应用最为成熟的市场,主要包括一般铁板、碳钢、不锈钢、铜、铝合金等...

激光以其高能量与材料发生作用实现加工效果,激光光束最容易实现应用的就是金属材料,也是目前开发应用最为成熟的市场,主要包括一般铁板、碳钢、不锈钢、铜、铝合金等几种。铁板、碳钢较多被用作金属构架件,比如汽车、工程机械组件、输送管道等,需要较高功率的切割与焊接。而不锈钢常见于卫浴、厨具、刀具等,厚度要求不高,中等功率的激光足以满足。



我国的住房与各种基建工程快速发展,大量使用各种建筑材料,比如我国使用了全世界一半的水泥,也是钢铁使用量最大的国家,建筑材料可谓是我国经济支柱产业之一。建筑材料需要用到很多加工,那么激光技术在建材上能有哪些应用呢?



目前对于建筑地基或架构所用螺纹钢、铁条主要采用液压剪切或砂轮机,目前激光应用较多的是在管道和门窗上。



金属管道的激光加工



建材上管道用于通水管道、煤气/天然气管道、排污管道、栅栏管道等,金属的有镀锌钢管和不锈钢管等。



随着人们对建筑行业管材强度和美观度的期待,管材切割要求也有所提高。一般的管材原来成形出厂往往是10米、甚至20米长度,下放到各行各业后,因应用场景的不同,需要加工成不同形状、不同尺寸的零件,以满足不同行业的需要。



激光切管技术快速进入了管材行业,非常适合各种金属管材的切割,有着高自动化、高效率、高产出的特点。建材金属管厚度一般在3mm以下,1000瓦激光功率足以切割,使用3000瓦以上功率可实现高速切割。以往砂轮切割机切断一截不锈钢管用时20秒左右,而激光切割只需要2秒,效率极大提高,因此过去四五年内激光切管设备已经取代了很多传统机械刀切割。



管材激光切割工艺的出现,可以把传统的锯、冲、钻等工序全部在一台机器上自动完成,能够对管材进行切断、开孔、轮廓切割和图案字符切割等,管材激光切割工艺只需将所需规格输入电脑,设备即可自动、快速、高效率完成切割任务。自动上料、夹料、旋转、坡口切割,适用圆管、方管、扁管等,激光切割几乎满足管材切削的所有要求,实现了高效加工模式。



门窗应用



门窗是中国地产建筑行业的重要组成部分,所有的房子都需要门窗,由于门窗行业的需求巨大,随着门窗生产成本逐年递增,人们也对门窗产品的加工效率以及品质提出了更高的要求,



门窗、防盗网、栏杆等使用了大量不锈钢,主要是厚度在2mm以下的钢板、圆罐,在开料端通过激光技术能够实现不锈钢板和圆罐的高质量切割、镂空、花纹切割。如今手持激光焊接非常便利,用于门窗的金属件实现无缝焊接,再也不会像点焊那样出现缝隙空和焊点凸起,让门窗整体性能更出色、更美观。



门窗、防盗网、护栏的年用量非常巨大,采用中小激光功率即可实现切割、焊接。然而由于这些产品大多数是根据房子尺寸定制,而且由小型门窗安装门店或者装饰公司承担,目前主流还是采用最传统的砂轮切割、电弧焊、火焰焊等。激光加工替代传统工艺的空间非常大。



激光加工非金属建材可能性



建筑材料上的非金属,主要有陶瓷、石材、玻璃,这些加工主要是砂轮、机械刀,完全依靠人工操作、人工定位,切割时会产生较大粉尘、碎屑,还有扰民的噪音,对人体潜在危害极大,如今越来越没有年轻人愿意干。



这三种建材都是有崩边、破裂可能性,玻璃的激光加工已经被开发出来了,玻璃的成分为硅酸盐、石英等,容易与激光束发生反应达到切割效果,玻璃加工已经有很多探讨。而陶瓷和石材,则目前很少考虑激光切割,需要进一步探索。找到合适的波段、合适功率的激光,陶瓷和石材也能够尝试切割,并且实现较少粉尘、无噪音切割,希望未来能有国内企业去尝试突破。



激光的现场场景加工探索



住宅建筑工地,或者公路、桥梁、轨道等基建工程,很多材料是需要现场施工现场铺设的,而激光设备的工件加工往往局限于车间内完成,然后运输工件去第二场所应用。因此探索激光设备如何能够实时在应用场景现场加工或许是未来激光发展的一个重要方向。



比如,氩弧焊能够备受欢迎应用广泛,除了成本低,其设备是很轻便、功率要求不高、设备稳定性高、场景适应性强,能够随时被拉去现场实施加工。这一方面,手持激光焊的出现为激光探索应用现场加工提供了可能性。手持激光焊接设备以及冷水机如今已经可以做成一体化,体积更紧凑,已经可以适用于建筑工地现场使用。



金属部件生锈,是让人很头疼的问题,生锈不及时处理往往会造成产品报废。激光清洗的发展让除锈变得更高效率、单次加工消耗成本更低,除锈变得更简单。提供激光清洗专业上门服务,应对工件不能移动的,需要设备到现场实施清洗,可能是激光清发展的一个方向。车载移动式的激光清洗设备目前已经有南京的某企业成功研发,而且此前也有企业研发出背包式清洗机,对于建筑外墙、雨棚、钢架结构等,实现现场清洗,为激光清洗现场加工提供了新选择。


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