自问世以来，激光器就被认为是解决重工业现存问题的一种工具。战后多年，重工业广泛提供货物和服务，并经历了困难的经济环境。激光器技术充分利用了CO2光源提供的机会优势，发展数千瓦功率的设备，享受到成功的喜悦。因此，在20世纪70年代末期，意大利作为了解这种非凡工具巨大潜力的首批欧洲国家之一，安装了两台20千瓦CO2光源。安装的目的是研究在FIAT Mirafiori工厂进行焊接齿轮的可能应用，以便焊接变速箱同步设备和热处理应用。
经过大约10年，人们发现这不是激光器的主要应用，而是在薄金属板切割领域，更具体地讲是焊接方面的应用：高功率激光器用于大规模工业，激光器系统相对较高的投资成本也能在这些大量应用中得到回报。这就是为什么汽车工业成功开展切割和焊接应用之后，运输业也希望铁路车辆能使用激光技术的原因。但是，情况并非如此，因为该领域必须使用专用切割和焊接系统：没有现成的应用模式，因为同一系统很难处理两种不同操作条件的工艺。因此，过去几年造船业大力发展激光技术，用于焊接由甲板及垂直加固件构成的金属板，但是铁路业中的激光技术并未得到发展。
但是，2011年年底用于铁路业的激光技术有了重大进展——意大利Tube Tech Machinery公司推出了切割和焊接火车车厢车顶和侧壁的激光系统。此系统在印度火车车厢制造厂（Rail Coach Factory）投入使用。印度火车车厢制造厂是印度铁路现代化中央组织（COFMOW）下属的一家印度车厢制造厂，专为印度铁路公司制造乘用车厢和货运车厢。而COFMOW是全球铁路工业的最大公司之一，每天管理着60000多公里的铁路网以及1800多万乘客和200多万吨货物的运输。铁路业首次真正应用了激光系统。
系统简介
TSL（TaliaeSalvatore-激光切割和焊接）2.5-25系统专门针对市场上不常见的大型金属板（2.5米宽×25米长）而设计，通过激光将2500×2000毫米的金属板焊接在一起。焊接金属板之前，使用激光切割修整边缘。TubeTechMachinery公司的首席执行官MarcelloFilippini说：“这些焊接金属板主要由不锈钢制造，厚度通常低于3毫米，是火车车厢侧壁和车顶的基板。TSL系统也可以通过激光切割在车厢侧壁和车顶的门、窗和通风室上开孔。这是一项规模庞大的复杂工程。但是，投入运营之后，看起来似乎不那么复杂了，系统自动简易地制造出带有19个窗口开孔的18米长侧壁。”如图1、图2所示。
图2 印度铁路公司车厢侧壁的典型结构图
工艺步骤介绍
Filippini解释了制造工艺：“吸盘装置从金属板堆上吸取一块金属板，放到进料台上，然后金属板在两个垂直方向对中，再由抓取器抓住底部，将金属板推向中央台面，切割头和焊接头沿着台面交替运动，进行加工。”
市面上也有同时适合于切割和焊接两种工艺的设备，为何系统采用两个加工头？Filippini回答道：“我们知道这种情况；但是，我们喜欢选择一种更复杂解决方案，可以确保每种加工性能更高。事实上，多功能头简化了系统，但是部分地影响了两种应用。这就是我们选择更复杂的系统，以达到适合于激光切割和焊接的更佳操作条件的原因。另外，我们需要记住，切割操作包括修整，为了防止形成（即使局部形成）毛刺，我们必须使用电容传感器，它能感应到最微小的金属板起伏变化。”
他继续解释：“我们在一个工作区域设置两台冲压机：位于装料区附近的一台冲压机控制系统主轴方向的运动，另一台只执行垂直锁紧动作。后者紧紧锁定金属板的后缘，方便用激光进行修整。当系统输送第二块金属板，在对中和对准之后，这块金属板被锁定到运动的金属板压机的前部；激光器开始进行新的修整操作。然后，冲压机将第二块金属板移到第一块金属板旁边，激光光束将两块金属板焊接到一起。”参见图3。nextpage
图3 TSL2.5-25系统中，激光正在焊接两块金属板。
技术改良
Filippini表示：“根据客户的要求，系统使用3千瓦扩散冷却型CO2光源（RofinDC030）；但是，如果钢板厚度降低，则可能使用光纤激光器。”多次重复上述操作，直至达到所需的金属板长度。Filippini指出：“对于这种金属板，你也可以加工门、窗或其它深入部位的开孔。这一工艺可使用以前执行修整操作的同一切割头，CNC控制平台沿着8米的长度做纵向移动。这意味着在已经焊接了4块金属板之后，工艺即被中断，便在8.0×2.5米工作区域内开孔。”
为了保证工作区域每一点的切割状态相同，TubeTech公司沿着光束的光学路径插入称为“长号”的移动镜设备。金属板被输送到电动辊子上，以防止切割开孔时熔化的材料影响这些辊子。采用带有下降移动气缸的“苦行僧床体”支撑金属板。每一部件都使用了金属板进行防护，以防止它们受到熔化材料的喷射撞击，或是熔化材料划伤输送中的金属板。由于系统能够自动制造火车车厢的侧壁或车顶，采用激光切割进一步处理切口的毛刺，并卸载到支撑金属板的床体尖部之间。在系统下方，沿着整个机器的长度，都有滑动的传送皮带收集这些钣材。较大的加工件则采用带有吸盘的托架收集。托架位于加工平台前部，如图4所示。
图4 在车厢侧壁进行激光切割开孔之后，收集毛刺。
一方面，从这一简要的描述中，读者可以想象TSL2.5-25系统的复杂性；另一方面，此系统又由于其精确设计实现了操作简便性，正是因为它综合考虑了自动加工大幅面金属板相关的所有可能复杂性。抓取器吸取金属板堆上第一块金属板，然后推动已经开孔了的焊接金属板；而激光器除了切割开孔以外，还要对焊接好的金属板做纵向修整。
从图2的示意图可以看出，一般铁轨车厢侧壁在大多数情况下必须深冲压窗子边缘。当然，无法在TSL2.5-25设备上执行该操作，但是可以自动卸载金属板组，然后在生产线上重新定位。具有一组吸盘的悬臂系统将会开始操作，每个吸盘具有自动功能，以防止它们掉入开孔中，参见图5。
图5 TSL2.5-25系统的卸载区域
“印度火车车厢制造厂已经对经过TSL2.5-25系统加工的金属板进行测试。在开展一系列严格测试之后，使用该系统的所有激光焊接已经取得印度铁路公司的认证。测试内容包括：牵引力、弯曲、疲劳、研磨、机械以及耐腐蚀性。”
