激光切割在汽车软内饰领域的应用

【摘要】随着我国汽车业的快速发展，对内饰件的品质提出了更高的要求，特别是软内饰件，它的裁剪技术直接影响到各个部件的配合，进而决定了产品的整体使用。所以，在汽车配件生产厂家的裁剪过程中，常常要从各个方面进行全面的考量，认真地进行挑选。近些年激光切割作为较新颖的工艺，已经在很多行业得到了应用并推广，在许多行业中都被广泛地采用和推广，但是在汽车内部装饰方面却并未广泛的应用，因此，本文对激光切割在汽车软内饰领域的应用进行研究。

关键词：汽车内饰件；激光切割；切割质量 0.引言

随着我国汽车业的快速发展，汽车厂对零部件特别是内部零件的需求越来越大，零件之间的匹配不仅使其成形的精确度和成形过程的技术水平得到了提高，而且某些成形后必须进行后切割的技术条件也随之提高，切割过程的精确度和稳定性将直接关系到零件之间的间隙、面差匹配。目前大多数的汽车零件制造商采用的切割方法有冲切、水刀、铣刀和激光切割等。冲切是一种比较精确、稳定的切割加工方法，但是由于冲裁装置和冲裁模具的，所以通常用于高速度、高节拍的汽车。水刀、铣刀、雷射加工都是利用工业机械臂或CNC加工的一种加工方法，只不过所需的能源不一样，但总体造价和灵活性比冲裁要高，但在精确度和稳定性上，却要逊色于冲裁。

1.激光切割原理和激光切割质量影响因素 1.1激光切割原理

激光切割与传统的切割技术，其最大的不同之处在于：是其激光头的机械部分不与产品接触，不会对制品产生外部的作用力，也不会在工件的表面产生刮痕；结果表明：该方法具有切割速率高、切口平滑、切割热影响区少、板料变形少、

切口不受力学应力和切割毛刺等优点。该方法比普通的切割方法、水刀等切割方法具有更高的精确性和重复性，而且对工件的表面无任何损害。其中，激光切割技术的一些关键技术包括：

（1）焦点位置的控制。普通的激光聚焦在它的最大处，聚焦深度愈低，聚焦光点的半径愈短，所消耗的能量愈多，因而在物体的面上进行聚焦是非常关键的。

（2）激光喷嘴设计及气流控制技术。在激光切割加工过程中，由于切割过程中会形成许多气体，同时由于喷嘴吹出的气流不仅需要及时将气化物排出，还要保证一定的氧供应以保证切口物料的燃烧反应，所以气体的流动调节技术是非常关键的。

1.2激光切割质量影响因素

激光的无触点消除工艺涉及到光学、热学、机械等多个领域的广泛应用。在不同的条件下，不同的扫描角度、激光功率、扫描速度、离焦量、辅机压力等对其性能进行了分析。

（1）扫描角度

对于碳纤维复合材料来说，由于其不同的轴向和径向热传导系数不同，而且其分布的位置也比较复杂，因而采用了不同的树脂结合方式，从而导致了最后成形的碳纤维复合材料出现了不均匀的各向同性，从而影响到了在激光切割过程中所引起的热影响区，所以要尽量找到一个对材料热影响最小的扫描角，并以此来探讨激光参数对切割品质的影响。

（2）激光功率

激光功率决定输出能量的大小，如果激光器的功率太大，则会造成物料的大量吸能，物料无法被辅助气迅速降温，造成影响范围扩大，切割的宽度也会增大；由于激光器的能量较低，会造成物料不能穿透而无法达到产品的加工要求。对于碳纤材料的激光切割，需要通过实验设计和实验分析，使其符合实际的要求，从而得到适合于其加工的激光器。

（3）扫描速度

激光的扫描速率和激光的效率是直接相关的，其通常会在一定范围内对切割质量有一个较为稳定的状态，在这个区间中，扫描速率的提高或降低对切口的尺寸（例如切口的宽度）的影响很小，而在这个范围之外，激光的光束在切缝中的作用持续的更短，使其在切缝中的作用更小，而在这个范围之内，由于材料的吸能降低，所以在激光的切割过程中，要注意选择合适的扫射速率。

（4）辅助气压

在激光切割过程中，采用辅助气体来对工件进行冷却，并可对切缝处的熔融物质进行有效的吹扫，从而达到切割的效果。气压过小不能完全吹除切缝内熔融物，气压过大影响热传递效率；而在高压力下，由于空气压力的存在，会引起纤维的脱胶和拉丝，而气压过小会使材料的降温效果下降，造成热影响带增大，所以在切割过程中，副压力也是一个不容忽视的因素。

2.激光切割在汽车软内饰领域的应用

激光切割大量在应用于汽车的冲孔和模板的修边，尤其是在新车型的开发和小批量生产中，三维激光切割，不仅能节省大量的模具，同时能使新车型的开发周期大大缩短。激光切割附加座垫，座套，地毯，大包围垫，刹车罩，齿轮罩等。汽车内饰产品能让车辆更为舒适，更容易拆卸、清洁和清洁。在汽车工业中，激光切割器能够对各类汽车内部零件进行柔性的加工。激光切割机可以根据不同型号的内部尺寸灵活快速地进行绘图切割，使生产的工作效率得到了极大的提升。由于其精度高、速度快、效率高、价格低、能耗低等优点，使其在国内已逐渐占据了主导地位，并逐渐发展为汽车工业所必需的机械加工装备。

2.1激光切割、打孔

采用高强度激光对被切割的物料进行激光照射，使其迅速气化，并在其表面上形成一个空腔，并在该区域内通过激光的作用，在该区域内产生一个非常狭窄的切口，从而实现对该物质的切割。

利用CO2连续处理蒸发低热量高吸收物质，如木材、纸张、泡沫等，可以实现以上目的。

超短波雷射使得该技术能够用于其它物质。金属内部的自由电子会对激光器产生强烈的辐射作用。激光不会与熔化的微粒或电浆发生反应，物质会被直接提纯，没有足够的时间把它以热的方式传递到周边物质。在高温下，无明显的热学影响，无熔融及毛刺产生。

采用精密精密的雷射切割工艺，实现全自动切割，对裁片质量进行严格的把控，使成品的加工精度与速度得到最好的保证。利用合适的激光切割器的动力，可以达到多个层次精确的切割，并能根据各种型号的内部空间进行灵活的绘图和剪裁，增加了加工的灵活性，使生产的生产速度得到了成倍的提升。

2.2激光纹理

利用激光在模具上雕刻出设计好的纹理样式，将所需的纹路图案刻入到模具中，然后通过该模具加工出具有质感的制品，从而达到了常规的蚀刻工艺所不能达到的效果。与常规的蚀刻工艺相比，工艺简单，在完成后将产品装入到产品中后，可以实现自动化的生产。

可以在任何复杂3D工件上加工自由纹理，而不需要考虑工艺的约束，同时也能在三维结构上刻出三维的纹理来表现三维的效果，并且更加适用于参数设计，充分发挥设计师的创意。

2.3激光打标

激光打标是一种通过高功率激光局部辐射物体表面，使表层材料汽化或发生颜色变化的化学反应，从而留下永久性标记的一种打标方法。从激光器中输出的光束，通过两个装有高速精密马达的反射镜控制，从而达到光束的运动打标。每一面反射镜都是以一个方向移动的。该马达的动作很迅速，而且具有很低的惯性，因此可以迅速地标记出目标。经过反射镜引导的光束利用F-θ透镜聚焦，焦点位于被标记的平面上。这个焦点的光线与被标记的对象发生交互作用，即被“打上标记”。该目标的其它表面，除被击中目标所在外均未发生变化。

在汽车内部制品的处理中，该设备还能准确、有效地完成各种皮革、布料、木材和合成材料等各种汽车内饰制品的图形。包含logo添加，个性图文演绎，精美雕刻等。

利用雷射在座套、内衬、方向盘、安全带、脚垫等产品上，使其装饰效果更佳，更具时尚感。

该方法无需与被处理物体的表面相接触，因此可以迅速地标刻任意形状的材料，并且不会使其变形或出现内应力。

3.结束语

随着国内汽车行业竞争的日益激烈，在内饰设计在外观、制造技术等方面的改进，更多的内饰使用激光工艺来进行设计生产，并且应用也更为广泛。与常规工艺相比，激光技术有着诸多优点，在产品的开发、生产等领域发挥着越来越大的作用。

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