Laser za rezanje metala: vlakna vs CO2 vs Diode Showdown

Razumijevanje laserske tehnologije za rezanje metala

Zamisli da režeš čelik kao maslac. To nije znanstvena fantastika, to je svakodnevna stvarnost moderne metalne proizvodnje. Laser za rezanje metala temeljno je promijenio način na koji industrije od automobilske do zrakoplovne industrije oblikuju sirovine u precizne komponente. Ono što je nekada zahtijevalo satove mehaničkog pilanja i opsežnu naknadnu obradu sada se događa u nekoliko minuta s čistijim rubovima i praktički bez otpada materijala.

Ali kako fokusirana svjetlost zapravo prolazi kroz nešto tako čvrsto kao čelik ili aluminij? Razmotrićemo ovu izvanrednu tehnologiju i postavićemo osnovu za razumijevanje koji laserski sustav može biti pravi za vaše potrebe obrade metala.

Kako fokusirano svjetlo mijenja metalnu proizvodnju

U osnovi, korištenje lasera koji seče metal uključuje iznenađujuće elegantan proces. Visoko usredotočen zrak koherentne svjetlosti isporučuje intenzivnu energiju u preciznu točku na površini metala. Ova koncentrirana energija brzo zagrijava materijal i on je odvojio na unaprijed određenoj stazi.

Sam pojam "laser" otkriva osnovnu fiziku: Uređivanje svjetlosti stimulisanom emisijom zračenja - Što? Kad to razbijete, gledate na proces koji uzima običnu svjetlost i pojačava je u nešto izuzetno moćno. Što je bilo s time? "Stručni sustav" za "izradi" električne energije ili "izradi" električne energije ili "izradi" električne energije ili "izradi" električne energije ili "izradi" električne energije ili "izradi" električne energije ili "izradi" električne energije ili "izradi" električne energije ili "izradi" električne energije

Što čini laserski rezač tako učinkovit za rezanje metala? Tri stvari se događaju u brzom slijedu:

• Smanjenje emisije Metalna površina apsorbira fotonsku energiju lasera u žarišnoj točki
• Fazna transformacija: To apsorbira energiju pretvara u toplinu, podizanje temperature iznad topljenja ili isparavanje pragova
• Izbacivanje materijala: Rastopljeni ili isparavani materijal se izbaci iz zone rezane, često uz pomoć pritiska plina

Ovaj se proces toplinske separacije događa s izvanredna brzina i preciznost , što ga čini idealnim za sve, od složenih elektroničkih komponenti do teških strukturnih dijelova.

Znanost koja stoji iza preciznog rezanja metala

Što razlikuje koherentni laserski zrake od običnog svjetla? Razmislite o tome ovako: redovna svjetlost se širi u svim smjerovima poput valova od više kamenja bačenog u jezero. Koherentna laserska svjetlost, međutim, kreće se u savršenom unisonu, svi valovi su poravnani, putuju zajedno, održavaju fokus na daljini.

Ova koherentnost omogućuje laserskim sustavima da koncentrišu ogromnu energiju na tačke od 0,1-0,3 mm u promjeru. Objektiv u modernoj glavi za rezanje uzima pojačanu zraku i približava je ovoj nevjerojatno tankoj točki, stvarajući intenzitet potreban za trenutnu transformaciju čvrstog metala u tekućinu ili paru.

Moderni laserski rezali sustavi mogu postići preciznost pozicioniranja od 0,008 mm, što je otprilike desetina širine ljudske kose, što omogućuje tolerancije koje mehaničke metode rezanja jednostavno ne mogu usporediti.

Valna duljina lasera također igra ključnu ulogu u učinkovitosti rezanja metala. Različite valove međusobno utječu na materijale. Kao što ćete otkriti u sljedećim odjeljcima, laseri s vlaknima koji rade na približno 1 mikrometar mnogo učinkovitije apsorbiraju u metale nego duže valove koje proizvode sustavi CO2. Ovaj temeljni fizički princip pokreće veći dio rasprave o vlaknima i CO2 na današnjem tržištu.

Tijekom ovog vodiča, putovat ćete od ovih osnovnih koncepata do praktičnih okvira za donošenje odluka. Usporedit ćemo vlakna, CO2 i direktne diode tehnologije. Naučit ćete kako vrsta materijala i debljina diktiraju potrebe za energijom, zašto pomoćni plini dramatično utječu na kvalitetu reznice i kako riješiti uobičajene probleme. Bezbednosni razmatranji, kriteriji za odabir opreme i integracija radnog toka dovršit će vaše obrazovanje.

Smatrajte ovo svojim proizvođač-neutralnim planom bilo da istražujete svoj prvi laserski sustav ili procjenjujete nadogradnju, naći ćete tehničku dubinu potrebnu za donošenje informiranih odluka bez prodaje.

Objasnjeno vlakno protiv CO2 protiv direktnih diodnih lasera

Sada kad ste shvatili kako fokusirana svjetlost transformiše metal, sljedeće pitanje je očito: koja vrsta lasera zapravo treba koristiti? Ne stvaraju se svi laseri jednaki, pogotovo kada je riječ o laserskom rezanju metala. Danas na tržištu dominiraju tri različite tehnologije: laseri od vlakana, laseri od CO2 i laseri od direktnih dioda, svatko s jedinstvenim karakteristikama koje ih čine pogodnim za različite primjene.

Uvodimo se u znanost iza svake tehnologije i otkrijmo zašto su laserski rezači postalo s druge strane, za proizvodnju metala .

Laseri od vlakana i zašto dominiraju u sečenju metala

Jeste li se ikad zapitali što čini mašinu za rezanje vlakana lasera tako učinkovitom u rezanju čelika? Tajna leži u rijetkim zemljama, posebno u ytterbiu (Yb). Ti se elementi "dopiraju" u jezgro optičkih vlakana, stvarajući sredinu za povećanje koja stvara lasersku svjetlost na otprilike 1,06 mikrometara (1064 nanometara).

Evo kako funkcionira proces:

• Sljedeći: Poluprovodničke laserske diode pumpaju energiju u Yb-dopirano optičko vlakno
• Ionski uzbuđenje: Pumpirana svjetlost uzbuđuje ione iterbija unutar jezgre vlakana
• Izlazak fotona: Uzbuđeni ioni ispuštaju i emitiraju fotone u bliskom infracrvenom zračenju
• Stimulisana amplifikacija: Ovi fotoni pokreću više iona da oslobode identične fotone, stvarajući efekat lasera.

Zašto je to važno za rezanje metala? Ta valna dužina od 1,06-mikrometar je nevjerojatno dobro apsorbirana od strane metala. Prema istraživanju Laser fotonika , aluminij apsorbira sedam puta više zračenja od lasera od vlakana nego od CO2 lasera. Ova superiorna apsorpcija direktno se pretvara u učinkovitost rezanja.

Prednosti ne prestaju tamo. Cnc vlakneni laser može usmjeriti snop u točku koja je otprilike 10 puta manja od CO2 lasera, stvarajući znatno veću gustoću snage na točki rezanja. To znači brže rezove, uske reznice i izuzetnu preciznost na tankim materijalima.

Možda je najprivlačniji energetska učinkovitost. Laserski vlakni pretvaraju do 42% ulazne električne energije u lasersku svjetlost, u usporedbi s samo 10-20% za CO2 sustave. U praksi, laseri od vlakana troše otprilike jednu trećinu snage lasera CO2 za ekvivalentne zadatke rezanja - razlika koja se brzo povećava u proizvodnim okruženjima.

U skladu s člankom 3. stavkom 1.

Dakle, ako su laseri od vlakana tako učinkoviti u sezanju metala, zašto još uvijek postoje laseri od CO2? Odgovor leži u valnoj dužini i kompatibilnosti materijala.

CO2 laseri koriste ugljični dioksid kao laserski medij, stvarajući dalekoinfracrvenu svjetlost na 10,6 mikrometara. Ova duža valna dužina međusobno djeluje s materijalima vrlo drugačije od valnih dužina lasera.

Fizičari rade protiv CO2 pri sečenju metala. Ta valna dužina od 10,6 mikrometara doživljava visoku reflektivnost od metalnih površina - svjetlost odbija umjesto da se apsorbira. Dok metali gube određenu reflektivnost pri zagrijavanju, CO2 laser jednostavno ne može usporediti učinkovitost rezanja metala s laserskim rezačem vlakana s jednakim izlaznim snagom.

Međutim, CO2 laseri su odlični tamo gdje su laseri od vlakana u nevolji. Ne-metalni materijali poput drveta, akrila, stakla, kože i keramike efikasno apsorbiraju valnu dužinu od 10,6 mikrometara. Za radnje koje rade s različitim vrstama materijala, sustavi CO2 nude širu svestranost, samo ne za radnje usredotočene na metal.

Još jedna stvar koju treba uzeti u obzir je isporuka zraka. CO2 laserski zrake ne mogu prolaziti kroz optičke kablove; oni zahtijevaju čvrste sustave zrcala kako bi vodili zrake od izvora do glave za rezanje. To ograničava fleksibilnost konstrukcije stroja i čini nemogućim rukom rukovanje. Naprotiv, laseri s vlaknima koriste fleksibilne optičke kablove koji omogućavaju kompaktnije konstrukcije, pa čak i prenosne ručne uređaje.

Uponos direktnih diodnih lasera

Direktni diodni laseri (DDL) predstavljaju najnoviju granicu u tehnologiji rezanja metala. Za razliku od lasera s vlaknima koji koriste diode samo za pumpanje energije u dopirano vlakno, DDL-ovi potpuno eliminišu posrednika - laserske diode same generišu snježni zrak.

Prema Westway mašine , DDL tehnologija radi prolaženjem svjetlosti iz više emitera kroz transformiranu sočivo, a zatim je fokusira kroz disperzivni element. Rezultat je prekriven zrak sa uskim spektrom valnih dužina.

Dvije godine su DDL-ovi bili ograničeni na razine snage ispod 2.000 W, što je ograničilo njihove industrijske primjene. Danas proizvođači poput Mazak Optonics nude DDL sustave koji su snažniji od 8.000 W, dovoljno snažni za ozbiljne zadatke rezanja metala. Ovi sustavi imaju čak i veću učinkovitost priključaka na zid nego laseri od vlakana i niže troškove održavanja tijekom svog životnog vijeka.

Iako je tehnologija DDL još uvijek u fazi sazrevanja, ona obećava vrhunske kvalitete koje se još ne mogu postići konvencionalnim metodama laserskog sečenja, posebno na debljim materijalima.

Karakteristika	Vlaknasti laser	CO2 laser	Izravni diodni laser
Valna duljina	smanjenje dužine	10 μm	0,9-1,0 μm (varira)
Energetska učinkovitost	U slučaju da se ne primjenjuje, to znači da se ne primjenjuje.	10 do 20% učinkovitosti	Viši od lasera od vlakana
Kompatibilnost s metalom	Odlična visoka apsorpcija metalima	Loše informacije o visokoj reflektivnosti	Odličan za većinu metala
Zahtjevi za održavanje	Razvoj sustava za smanjenje emisija štetnih plinova	Sljedeći korak:	Najniža pojednostavljena optička putanja
Tipične primjene	S druge vrste	Ne-metali, plastike, drvo, staklo	S druge vrste
Dostava zrake	S druge vrste	Sistemi čvrstih zrcala	S druge vrste
Raspon cijena	Srednja do visoka	Niska do srednja	Visoka (tehnologija još uvijek u zrelosti)

Koju tehnologiju biste trebali odabrati? Za posebne operacije rezanja metala, tehnologija rezanja vlaknima lasera nudi najbolju kombinaciju učinkovitosti, preciznosti i operativnih troškova. CO2 sustavi imaju smisla samo ako vaš tok rada uključuje značajnu ne-metal obrada. Direktni diodni laseri vrijede promatrati i potencijalno vrijedno ulaganja ako radite na vrhuncu i možete apsorbirati veće početne troškove za dugoročne povećanje učinkovitosti.

Razumijevanje ovih temeljnih tehnoloških razlika postavlja temelj za sljedeće kritično pitanje: koje razine snage i mogućnosti trebate za vaše specifične metale i debljine?

Vrste metala i mogućnosti debljine

Dakle, odabrali ste lasersku tehnologiju za vaše potrebe rezanja metala. Sada dolazi praktično pitanje s kojim se suočava svaki proizvođač: koliko vam je energije zapravo potrebno? Odgovor ovisi o tome što režete i koliko je deblje.

Razmislite o laserskoj snazi kao konjske snage u vozilu. Kompaktni auto savršeno se nosi s gradskom vožnjom, ali ne bi se sa njim vuče teške opreme. Slično tome, laser od 1,5 kW izvrsno radi na tankim pločama, ali se bori s debelom pločom. Razumijevanje ove veze između snage, materijala i debljine razlikuje učinkovite operacije od one koja su frustrirajuća.

Razmotrićemo pojedinosti za svaku glavnu vrstu metala i istražimo zašto je priprema površine važnija nego što većina ljudi shvaća.

Potrebe za snagom po vrsti i debljini metala

Različiti metali se ponašaju vrlo različito pod laserskim zraku. Njihova tačka topljenja, toplinska provodljivost i reflektivnost utječu na to koliko energije vam je potrebno. Prema Grafička debljina DW lasera evo što možete očekivati od modernih laserskih rezača vlakana:

Blagi čelik ostaje najlakši metal za laserski rez. Njegova relativno mala reflektivnost i predvidljivo toplinsko ponašanje čine ga oprostivim za operatere. Metalni laserski rezač s nominalnom snagom od 1,5 kW može rezati kroz blagi čelik debljine do približno 10 mm, dok sustav od 6 kW može nositi materijal do 25 mm. Za većinu aplikacija za rezanje ploča s blagoga čelika, sustavi za snabdijevanje srednjeg raspona pružaju izvrsne rezultate bez narušavanja proračuna.

Nehrđajući čelik zahtijeva malo više razmatranja. Njegov sadržaj hroma stvara zaštitni sloj oksida koji utječe na apsorpciju energije. Prema Xometry-jevom vodiču za rezanje nehrđajućeg čelika, lasersko rezanje nudi jasne prednosti za nehrđajuće čelikove, smanjuje rizik od tvrđanja rada i uvodi minimalne zone koje su pogođene toplinom. U skladu s člankom 3. stavkom 2. točkom (a) ovog članka, za proizvodnju gume i gume za proizvodnju gume i gume, primjenjuje se sljedeći standard:

Aluminij predstavlja jedinstvene izazove. Kada morate laserskim rezom učinkovito rezati aluminijum, borite se s njegovom visokom toplinskom provodivosti i reflektirajućom površinom. Materijal brzo vodi toplinu iz zone rezanja, što zahtijeva veću snagu za održavanje temperature rezanja. U slučaju primjene aluminija u laserskoj rezalici obično je potrebno 1,5 do 3 kW za debljine do 12 mm. Aluminijumski laserski rezanje također zahtijeva brže brzine rezanja kako bi se spriječilo prekomjerno nakupljanje toplote koja uzrokuje probleme kvalitete rubova.

S druge vrste ovdje postaje zanimljivo. Ovi visoko reflektivni metali su nekada smatrani gotovo nemogućim za laserski rez. Refleksija je bila toliko visoka da bi se zraka odbila i potencijalno oštetila izvor lasera. Moderni laseri koji rade na 1,06 mikrometara u velikoj su mjeri riješili ovaj problem, jer metali lakše apsorbiraju ovu valnu duljinu nego dulje valne duljine CO2.

Ipak, bakar i mesing zahtijevaju poštovanje. Rezanje mesinga do 8 mm obično zahtijeva sisteme od 1,5 do 3 kW, dok bakr maksimalno iznosi oko 6 mm s sličnim zahtjevima za snagom. Ključ je u tome korištenjem laserske tehnologije vlakana stariji sustavi koji su posebno dizajnirani za rukovanje tim reflektivnim materijalima možda nemaju potrebne zaštitne značajke.

Titan zauzima posebnu kategoriju. Unatoč tome što je jedan od najjačih metala na Zemlji, titanij zapravo relativno dobro reže laserima. Njegova niska toplinska provodljivost znači da toplina ostaje koncentrirana u točki rezanja umjesto da se raspršuje. Što je ulov? Titanij je vrlo reaktivna pri povišenim temperaturama i zahtijeva inertni plin štit (obično argon) kako bi se spriječilo oksidaciju i održao integritet materijala.

Vrsta metala	Svaka vrsta vozila	Preporučeni opseg snage (kW)	Ključni uzeci
Blagi čelik	Do 25	1.5 6	Vrlo oprostivo; izvrstan kvalitet rez
Nehrđajući čelik	Do 20	1.5 4	Sljedeći članak:
Aluminij	Do 12	1.5 3	Visoka reflektivnost; potrebne brze brzine
Mjed	Do 8	1.5 3	Odrazne; zahtijeva laserski vlakni
Bakar	Do 6	1.5 3	Najveća refleksija; potrebna je veća snaga
Titan	Do 10	1.5 3	U slučaju da se radi o izolaciji, mora se upotrebljavati sljedeća metoda:

Primjećuješ li uzorak? Deblji materijali uvijek zahtijevaju više snage. Ali to nije linearna veza - udvostručavanje debljine obično zahtijeva više od udvostručavanja snage zbog gubitaka energije unutar rezane rupe. Zato metalni rez za 10mm blagi čelik neće jednostavno rezati 20mm sa pola brzine.

Priprema površine za optimalan kvalitet rezova

Evo nešto što su mnogi operateri naučili na teži način: stanje površine utječe na kvalitetu rezova koliko i na postavke snage. Možete imati savršeni odnos snage i debljine, ali kontaminirani materijal će ipak dati razočaravajuće rezultate.

Zašto se to događa? Kontaminanti na površini metala međusobno utječu na laserski zrak prije nego što dospije do osnovnog materijala. Ulje se nepredvidljivo ispari, hrđa stvara nejednaku apsorpciju, a premazi mogu oslobađati štetne pare i time poremetiti proces rezanja.

U slučaju da se ne može primijeniti sustav za razrezivanje, potrebno je utvrditi razinu razine razrezivanja.

• Kontaminacija uljem i mastima: Odstranite ulja za rezanje, lubrikante i ostatke od rukovanja odgovarajućim rastvaračima ili odmazivačima masnoća. Čak i otisci prstiju mogu uzrokovati lokalne probleme kvalitete na preciznim rezovima. U slučaju da se ne primijenjuje, ispitna metoda može se upotrijebiti za utvrđivanje vrijednosti.
• U slučaju izloženosti od otpadnih plinova, u skladu s člankom 6. stavkom 2. Smanjena površinska hrđa obično se izgori tijekom sečenja, ali stvara neprostojnu kvalitetu rubova. Tešku rudu ili škrop treba mehanički ukloniti ili kemijski obraditi. Lasersko sečenje kroz rudu također troši više energije nego sečenje čiste materijale.
• Skala mlinara: Ovaj plavo-crni sloj oksida na toplom valjanom čeliku drugačije utječe na apsorpciju lasera od osnovnog metala. Za kritične primjene, prije rezanja uklonite mlinske šale. Za nekritične poslove, malo povećati snagu da bi se kompenzirala.
• S druge strane, za zaštitu od štetnih materijala: Papir ili plastični zaštitni filmovi obično mogu ostati tijekom rezanja - često poboljšavaju kvalitetu ivica sprečavajući prianjanje prskanja. Međutim, bojane ili praškastom obložene površine zahtijevaju pažljivu procjenu. Neki premazi oslobađaju otrovne pare kad se isparavaju.
• Vlažnost i kondenzacija: Voda na metalnim površinama uzrokuje eksplozivnu isparavanje tijekom rezanja, stvarajući prskanje i lošu kvalitetu ivice. U slučaju da se proizvod ne može upotrijebiti u proizvodnji, mora se osigurati da se proizvod ne može upotrijebiti u proizvodnji.

Što je zaključak? Čisti materijal reže čistije. Ulaganje nekoliko minuta u pripremu površine često štedi sate ponovnog rada ili otpadnih dijelova. Za proizvodna okruženja, uspostavljanje ulaznih standarda materijala eliminira nagađanje i osigurava dosljedne rezultate u svakom poslu.

Naravno, čak i savršena priprema materijala neće pomoći ako koristite pogrešan pomoćni plin. Sljedeći dio otkriva kako vaš izbor plina dramatično utječe na kvalitetu rezanja i operativne troškove.

Kako asistentni plinovi utječu na kvalitetu rezova

Izabrali ste pravu lasersku tehnologiju i prilagodili snagu debljini materijala. Evo jednog faktora koji mnogi proizvođači zanemaruju i koji može napraviti ili slomiti vaše rezultate. Gas koji teče kroz vašu glavu za rezanje nije samo tamo da odbaci ostatke. Aktivno sudjeluje u procesu laserskog rezanja metala, temeljno oblikujući kvalitetu i brzinu rezanja i troškove rada.

Mislite na pomoćni plin kao tihog partnera u svakom rezu. Odaberite mudro, i postići ćete čiste ivice na maksimalnoj brzini. Ako ne odaberete dobro, provest ćete sate na naknadnoj obradi ili skidanju dijelova.

Pogledajmo kako kisik, dušik i stisnuti zrak promjenjuju iskustvo laserskog rezanja metala.

Oksigen za brzinu i snagu

Pri sečenju ugljikovog čelika ili debelih konstrukcijskih ploča, kisik pruža nešto izvanredno: zapravo pomaže laseru da radi svoj posao. Evo znanosti iza toga.

Dok laserski zrake zagrijavaju čelik do njegove točke paljenja (približno 1.000 °C), kisik koji teče kroz mlaznicu pokreće egzotermnu reakciju. Čelični ne samo da topi, nego i gori. Prema Bodorov vodič za rezanje plina , ova reakcija sagorevanja znači da kisik radi otprilike 60 posto rezanja, a laser pruža preostalih 40 posto.

Što to znači praktično? Možete rezati deblji čelik s manje laserske snage. Ekzotermna reakcija stvara dodatnu toplinu u zoni rezanja, povećavajući dubinu prodiranja. Za proizvođače koji rade s teškim pločama, to znači značajan napredak u sposobnostima bez nadogradnje na skuplje sisteme visoke snage.

Međutim, smanjenje kisika dolazi s kompromisima. Ta ista reakcija sagorevanja stvara željezni oksid na vašim reznim rubovima, vidljiv kao tamna ili oštećena površina. Za konstrukcijske primjene gdje će dijelovi biti zavarivi, obojeni ili skriveni od pogleda, ova oksidacija je savršeno prihvatljiva. Ali za laserske aplikacije za rezanje metalne ploče koje zahtijevaju netaknute rubove ili trenutno zavarivanje bez čišćenja, kisik postaje problematičan.

Kisik također zahtijeva pažljivo upravljanje pritiskom. Sveobuhvatni vodič za plin Accurl-a primjećuje da se pri laserskom rezanju čelika obično koriste pritisci kisika između 3 i 10 Bar, pri čemu deblji materijali (40 mm i više) zahtijevaju veće pritiske oko 10 Bar i protokove blizu 20-22 m3/h. Preporučena čistoća kisika iznosi 99,97% ili više za dosljedne rezultate.

Azot za čiste završne obrve

Zvuči kao da kisik ima nedostatke? Upravo zato dušik dominira pri sečenju nehrđajućeg čelika i aluminija.

Dušik je inertni plin, ne reagira kemijski s metalom koji se reže. Umjesto sagorevanja, rezanje dušika oslanja se isključivo na toplinsku energiju lasera za topljenje materijala, a zatim koristi protok gasa pod visokim pritiskom za fizički razbijanje rastopljenog metala iz reznice. Što je bilo s time? Bliske, bez oksida ivice koje izgledaju gotovo polirano.

Prema U skladu s člankom 3. stavkom 2. , dušik je preferirani izbor za nehrđajući čelik, aluminij i visokokvalitetne vidljive dijelove gdje je estetika važna. Ne zahtijeva se sekundarno brušenje ili odbrusivanje. Dijelovi mogu se izravno proći na bojenje, zavarivanje ili sastavljanje bez pripreme rubova.

U čemu je problem? Azot zahtijeva znatno veći pritisak i brzinu protoka od kisika. U slučaju da se ne primijenjuje primjena, u slučaju da se ne primjenjuje primjena, potrebno je utvrditi razinu i razinu otpada. To dramatično povećava potrošnju plina i operativne troškove. Rezanje dušika može koštati oko 2,50 dolara po tipičnom ciklusu opskrbe u usporedbi s otprilike 1 dolarom po satu za kisik na određene debljine.

Zahtjevi čistosti još su stroži za dušik. Za primjene u kojima je boja rubova kritična, kao što su zrakoplovne ili medicinske komponente, čistoća dušika može biti 99,99% ili čak 99,999%. Čak i mali pad čistoće uvodi onečišćenja koja uzrokuju promjenu boje.

Unatoč većim troškovima, dušik se često pokazao ekonomičnijim za lasersko sečenje metalnih listova koji zahtijevaju kvalitetne završne oblike. Ukidanje postprocesnog rada često nadmašuje povećane troškove plina.

Spušteni zrak: ekonomična alternativa

Što ako vaša aplikacija ne zahtijeva savršene ivice, ali vam je i dalje potreban razumni kvalitet po minimalnoj cijeni? Spuštamo kompresirani zrak u razgovor.

Spušteni zrak sadrži otprilike 78% dušika i 21% kisika, što je u osnovi unaprijed pomešan kompromis između dva specijalna plina. Proizvodi se na licu mjesta koristeći standardne kompresore, eliminirajući kupovinu cilindara, skladištenje i logistiku isporuke.

Za tanke i srednje materijale (do otprilike 6 mm), komprimirani zrak daje prihvatljive rezultate na aluminiju, galvaniziranom čeliku i općem radu na proizvodnji. Sadržaj kisika uzrokuje djelomičnu oksidaciju vidjet ćete sivo-crne ivice umjesto svijetle završetke koju proizvodi dušikali za nekritične primjene, ovaj kompromis je sasvim razumna.

Međutim, prilikom rezanja komprimiranog zraka potrebno je obratiti pozornost na kvalitetu zraka. Vlaga, ulje i čestice u struji komprimiranog zraka mogu kontaminirati lasersku optiku, uzrokujući oštećenje leće ili distorziju zraka. Odlični sustavi sušenja i filtracije zraka su od suštinske važnosti. U slučaju da je potrebno povećati pritisak, potrebno je povećati pritisak i na 150-200 psi.

Pomoćni plin	Sladivi metali	Kvaliteta ruba	Brzina rezanja	Operacijski troškovi	Najbolje primjene
Kisik (O₂)	Ugljični čelik, blagi čelik, konstrukcijski čelik	Oksidirani (tamni/skalizirani)	Brzo na debelom materijalu	Niska (~ $1/h tipično)	Svaka vrsta proizvoda iz tarifne kategorije 9402
Dušik (N₂)	Čestice od nehrđajućeg čelika, aluminija, galvaniziranih, visokokvalitetnih dijelova	Sjajno, bez oksida	Sporije na debelom tanjiru	Viši (~ 2,50 USD/tipicni ciklus)	Vidljivi dijelovi, precizne komponente, prehrambena/medicinska oprema
Spušteni zrak	Aluminij, pocinčani čelik, tanki materijali	Mjereno (možda sivo okrajeve)	Dobro za tanke i srednje vrste	Najniži (samo električna energija)	Opća proizvodnja, troškovi osjetljivi projekti, proizvodnja prototipa

Tlak i čistoća: skrivene varijable

Izbor prave vrste plina je samo pola jednadžbe. Kako isporučujete plin je jako važno.

U slučaju da se ne primjenjuje presjek, mora se upotrijebiti presjek koji je utvrđen u Prilogu I. Ako je pritisak premalo, rastopljeni materijal se ne može otkloniti iz reznice, pa se na dnu skuplja otpad. Previše pritiska može raznijeti topljeni bazen, stvarajući grube ivice. Za rezanje dušika pritisak se može prilagoditi u rasponu od 15 bar za tanke ploče do 30 bar za deblje dijelove.

Čistoća direktno utječe na konzistenciju. Pad čistoće kisika od 99,97% na 99,95% na papiru može izgledati zanemarljivo, ali može znatno smanjiti brzinu rezanja tankih metala. Za dušik, čak i tragovi zagađenja kisikom uzrokuju promjenu boje na ivici koja u početku poništava svrhu korištenja inertnog plina.

U slučaju da se ne primijenjuje presjek, potrebno je osigurati da se ne smanji pritisak. Fluktuacije uzrokuju neprostojnu kvalitetu rezova, vidljive kao varijacije završetka rubova duž jedne putanje rezova. U slučaju proizvodnje velikih količina ulaganje u pogonske generatore dušika ili sustave za skladištenje visokog kapaciteta u potpunosti uklanja zabrinutost zbog pada tlaka.

Sa pravom selekcijom plina i parametri isporuke odabrani, ste optimizirali kritičnu varijabilnu u vašem procesu rezanja. Ali kako se lasersko rezanje može usporediti s drugim metodama odvajanja metala? U sljedećem odjeljku laserska tehnologija se uspoređuje s plazmom, vodnim mlazom i mehaničkim sečenjem kako bi se otkrila gdje svaki pristup zaista iznimno napreduje.

Lasersko rezanje protiv plazme vodeni mlaznici i mehaničke metode

Ovladao si osnovama laserske tehnologije, razumio potreba za energijom i optimizirao izbor gasova za pomoć. Ali evo jedno pitanje koje vrijedi postaviti: je li laser čak i pravo oruđe za svaki posao? Različite tehnologije rezanja izvrsne su u različitim scenarijima, a najpametniji tvornici znaju točno kada se treba obratiti svakoj od njih.

Stavimo lasersko rezanje u perspektivu objektivno ga uspoređujući s rezanjem plazme, vodeni mlazni rezanje, i mehaničke metode. Razumijevanje tih kompromisa pomaže vam u donošenju informiranih odluka bez obzira na to da li gradite kapacitete unutar kuće ili procjenjujete vanjske usluge.

Kada je rezanje plazme smislenije

Ako se reže debele čelične ploče i proračunske stvari, rezanje plazme zaslužuje ozbiljnu razmatranje. Plasma rezač koristi ubrzani mlazak ioniziranih plinova koji doseže temperature do 25.000 °C kako bi se otopio kroz električno provodljive metale. Prema StarLab CNC-ov sveobuhvatan vodič u suvremenim CNC plazmama se odlikuje rezanje materijala od 0,018" do 2" debljine, a neki sustavi mogu rezati i deblje ploče.

Gdje plazma zaista sjaji? Brzina na srednjim i debljim materijalima. Visoko snažni plazma sustav može rezati 1/2 "mlakog čelika pri brzinama koje prelaze 100 inča u minuti, znatno brže od lasera na jednaku debljinu. U skladu s člankom 3. stavkom 1.

Troškovi predstavljaju još jedan uvjerljiv argument. Prema U poređenju s Wurth Machinery , kompletan CNC plazma stol košta oko 90.000 dolara u usporedbi s znatno većim ulaganjima za usporedljive laserske sustave. Plazma rezanje pruža najnižu cijenu po inču rezanja među metodama toplinskog rezanja. Ako vodite tvornicu čeličnog materijala ili proizvodnju teške opreme, najbolji plasmani rez za vaše potrebe može ekonomski nadmašiti lasere.

Međutim, rezanje plazme ima ograničenja. Radi samo na električno provodnim materijalima, bez sečenja drveta, plastike ili kompozitnih materijala. Kvalitet ivice, iako dramatično poboljšan sa modernim sustavima visoke definicije, još uvijek ne može se uporediti laser preciznost na tankim materijalima. Zone koje su pogođene toplinom su veće, a postizanje složenih geometrija s oštrim unutarnjim uglovima ostaje izazov.

Naći ćete opcije za prodaju plazma rezača u rasponu od prenosnih jedinica za rezanje plazma za terenski rad do masivnih CNC plazma stol instalacija za proizvodna okruženja. Tehnologija je znatno sazrelamoderni sustavi rivalizuju laserskoj kvaliteti na mnogim aplikacijama s debljim materijalom, uz održavanje superiornih brzina rezanja.

Waterjet: Alternativa za hladno rezanje

Što se događa kad je sam problem vrućina? Uđite u rezanje vodenim mlazom. Ova tehnologija koristi struju vode pod visokim pritiskom - često pomiješanu s abrazivnim česticama - kako bi se materijal erodirao duž programirane staze. S obzirom na pritisak do 90.000 psi, vodeni mlazni sustavi režu gotovo svaki materijal bez stvaranja toplote.

Ova karakteristika "hladnog rezanja" čini vodeni mlažnjak nezamjenljivim za toplinski osjetljive primjene. Nema toplinskih zona. Nema zatvrdnje materijala. Nema deformacije na tankim ili osjetljivim dijelovima. Za zrakoplovne komponente, temperirane materijale ili bilo što gdje bi toplinska deformacija uzrokovala odbacivanje, vodeni mlaznici pružaju ono što metode toplinskog rezanja jednostavno ne mogu.

Sveobuhvatnost materijala je neponovljiva. Dok su laser i plazma ograničeni na određene vrste materijala, vodeni mlaznici obrađuju metale, kamen, staklo, kompozitne materijale, keramiku, gumu i prehrambene proizvode. Prema industrijskim projekcijama koje je citirala Wurth Machinery, tržište vodenih mlaznika brzo raste, a do 2034. godine će dostići više od 2,39 milijardi dolara, uglavnom zbog ove svestranosti.

-Nepovoljne strane? Brzina i cijena. Waterjet sistemi rade najsporijim brzinama među tehnologijama rezanja, obično 5-20 inča u minuti ovisno o debljini i vrsti materijala. Početna ulaganja su oko 195.000 dolara za sustave koji su uporedivi s 90.000 dolara za plasmu. U skladu s člankom 3. stavkom 3. stavkom 3.

Mehaničko rezanje: radni konj velikog obima

Ponekad je najstarija tehnologija i dalje najbolji izbor. Mehaničke metode rezanja - šišanje, udaranje i stampiranje - dominiraju proizvodnjom velikih količina jednostavnih oblika. Ti procesi koriste fizičku silu umjesto toplinskog ili abrazivnog uklanjanja kako bi se odvojili materijali.

Zašto odabrati mehanički umjesto lasera? Čista brzina na ponavljajućim dijelovima. Prskalica može napraviti stotine jednakih rupa u minuti. Šare seče ravne linije preko cijele širine listova u sekundi. Za operacije koje proizvode tisuće identičnih zagrada, praznih mjesta ili jednostavnih geometrijskih oblika, mehaničke metode pružaju neprikosnovena vremena ciklusa po najnižoj cijeni za svaki dio.

Ograničenja postaju očita kada geometrija postane složena. Za mehaničko sečenje potrebno je posebno oruđe za svaki oblik, koje je skupo stvoriti i ograničiti na određeni dizajn. Krivulje, složeni rezovi i bliske dimenzije zahtijevaju više operacija ili jednostavno nisu mogući. U skladu s člankom 3. stavkom 1.

Prednosti preciznog laserskog sečenja

Gdje se lasersko rezanje zaista izdvaja? Preciznost i svestranost na tankim i srednjim materijalima sa složenim geometrijama.

Prema analizi StarLab CNC-a, laseri s vlaknima dominiraju rezanjem tankih materijala, postižući izuzetne brzine na listovima debljine ispod 1/4 inča. Fokusirani zrak stvara izuzetno precizne rezove s minimalnim zonama koje su pogođene toplinom, idealno za složene konstrukcije gdje bi toplinsko iskrivljanje uzrokovalo probleme. U slučaju da je to moguće, za svaki proizvod koji je proizveden u skladu s ovom TSI-jom, mora se upotrebljavati sljedeći sustav:

Kompleksna geometrija razlikuje laser od plazma i mehaničkih alternativa. Oštri unutarnji uglovi, male rupe (do debljine materijala), složeni uzorci i bliske karakteristike koje bi izazvale ili pobjeđile druge metode rutinski su za laser. Nema potrebe za izmjenama alata, samo učitajte novi program i počnite rezati.

Treba naglasiti minimalno toplinsko pogođeno područje. Dok su i laser i plazma termički rezni procesi, laserski visoko usmjeren zrak koncentrirat će toplinu na mnogo manjem području. Prirodnosti materijala ostaju u velikoj mjeri nepromijenjene samo milimetro od obala reznice, što je kritično za primjene koje uključuju naknadno zavarivanje, oblikovanje ili toplinsku obradu.

Upoređivanje tehnologija

Karakteristika	Laserskog rezanja	Rezanje plazmom	Rezanje vodenim jetom	Mehaničko rezanje
Tolerancija točnosti	svaka vrsta vozila mora biti u skladu s ovom Uredbom.	svaka vrsta vozila mora biti u skladu s ovom Uredbom.	svaka vrsta vozila mora biti u skladu s ovom Uredbom.	svaka vrsta vozila mora biti opremljena s:
Raspon debljine materijala	Smanjenje veličine:	s druge strane, za proizvodnju električnih goriva za snimanje, upotrebljavanje ili proizvodnju električnih goriva za snimanje, upotrebljavanje ili proizvodnju električnih goriva za snimanje, upotrebljavanje ili proizvodnju električnih goriva za snimanje, upotrebljavanje ili proizvodnju električnih goriva za snimanje, upotreblja	S druge strane, za proizvodnju električnih vozila	Razlikuje se u skladu s tonažom strojeva
Zona utjecaja topline	Svaka vrsta svjetlosti koja se može prikazati na slici	Srednje do velike	Bez ikakvog (hladno rezanje)	Ne (mehanička sila)
Operacijski troškovi	Uobičajena (gaz, struja, potrošni materijali)	Niska (najbrža cijena po inču)	U skladu s člankom 4. stavkom 2.	Niska vrijednost po dijelu na velikom zapreminu
Idealne primjene	Precizni dijelovi, složeni dizajn, tanki prosječni listovi	Sredstva za proizvodnju i proizvodnju električnih vozila	S druge strane, za proizvodnju proizvoda iz kategorije 9903 i 9904 ne vrijede ni za proizvodnju proizvoda iz kategorije 9904 ili 9904	S druge vrste, osim onih iz tarifne kategorije 8471

Hibridni pristup: Zašto se ograničavati?

Evo što su uspješne tvornice shvatile: najbolja tehnologija rezanja u potpunosti ovisi o poslu koji se radi. Mnoge operacije održavaju višestruke mogućnosti rezanja upravo zato što nijedna metoda ne radi sve optimalno.

Tipična hibridna radnja može koristiti laser za precizno rad na listovima i složene geometrije, CNC plazmatični rezač za strukturni čelik i deblju ploču i mehaničko udaranje za velike prostore. Neki dodaju vodeni mlazak posebno za toplinski osjetljive ili egzotične materijale koje druge metode ne mogu nositi.

Ovaj multi-tehnološki pristup maksimalno povećava fleksibilnost uz optimizaciju troškova za svaku aplikaciju. Umjesto da se svaki posao prisiljava na jedan proces, rad se provodi prema bilo kojoj metodi koja pruža najbolju kombinaciju kvalitete, brzine i ekonomičnosti za taj određeni dio.

Čak i trgovine koje ne mogu priuštiti više sustava u kući imaju koristi od razumijevanja tih kompromisa. Znajući kada iznajmiti deblje ploče operaciji plazma ili toplinski osjetljiv rad servisu vodenih mlaznica, umjesto da se bori s podoptimalnim internim rezultatima, često se postižu bolji rezultati uz niže ukupne troškove. Bilo da kupujete plazma rezač ili procjenjujete laserske mogućnosti, usklađivanje tehnologije s primjenom ostaje osnovni princip.

Sada kada je odabir tehnologije za rezanje razjasnjen, što se događa kad nešto krene po zlu? U sljedećem dijelu razmatra se problematičnost rješavanja problema s kojima se svaki laserski operater na kraju suočava, od tragova opekotina do nepotpunih rezova, te se pružaju sustavna rješenja za vraćanje proizvodnje na pravi put.

Rješenje problema s laserskim rezanjem

Čak i uz savršenu selekciju opreme i optimizirane parametre, svaki laserski operater na kraju se suočava s problemima kvalitete. Dijelovi dolaze s stola s tragovima opekotina, otpad koji se drži na donjim rubovima, ili rezovi koji jednostavno nisu prošli. Zvuči poznato? Ovi problemi frustriraju i početnike i veterane, ali gotovo uvijek se mogu riješiti kada se razumiju osnovni uzroci.

-Dobre vijesti? Većina defekta laserskog rezanja se može pratiti na nekoliko varijabli: snaga, brzina, fokus i isporuka plina. Prilagođajte pravi parametr, a vrate se kvaliteta. Hajde da prođemo kroz najčešće probleme s kojima ćete se susresti sa bilo kojom mašinom za laserno rezanje metala i sistematske popravke koje vraćaju proizvodnju na pravi put.

Uklanjanje tragova opekotina i oštećenja od topline

Opekline se pojavljuju kao tamne, promjenjene boje ili ugljenjene površine duž ožiljaka. To su u osnovi toplotne štete, dokaz da se previše toplote nakupilo u materijalu prije nego što se rasprši. Prema Vodnik Laserov vodič za rješavanje problema , pronalaženje prave ravnoteže između laserske snage i brzine rezanja je ključno: "Pomislite na to kao na podešavanje toplote na peći"preko visoko, i sagorijet ćete materijal; previše nisko, i neće pravilno urezati".

Ako vidite tragove opekotina na vašem laserskom stroju za rezanje metala, sustavno proučavajte ove uobičajene uzroke:

• Brzina sečenja je presporo: Kad laser predugo ostaje na jednom mjestu, toplota se nakuplja brže nego što se raspršuje. Povećajte brzinu hranjenja u 5-10% porama dok opekline ne nestanu, a da se zadrži potpuna penetracija.
• Postavljanje snage previše visoko: Prekomjerna snaga daje više energije nego što je potrebno za rezanje, a višak postaje neželjena toplina u okolnom materijalu. Smanjivati snagu postupno - samo koliko želiš da se čisti, ne više.
• Nepravilno usmjeravanje: Nefokusirana zraka raspršuje energiju na veću površinu umjesto da je koncentriše na točki rezanja. To stvara širu zonu pogođenu toplinom bez poboljšanja prodiranja. Provjerite da li visina fokusa odgovara specifikacijama debljine materijala.
• Pomoćni tlak plina je previsok: Neadekvatan protok plina ne uspijeva učinkovito ukloniti rastopljeni materijal iz zone reznice. Taj materijal se ponovno deponuje i gori na susjedne površine. Provjerite postavke tlaka i stanje mlaznice.
• Kontaminirana optika: Prljavi sočivi ili ogledala apsorbiraju i raspršuju energiju zraka, smanjujući učinkovitost rezanja uz povećanje perifernog grijanja. Čisti optiku redovito prema specifikacijama proizvođača.

Za trajne probleme oštećenja topline, razmislite o samom materijalu. Neki metali, posebno aluminij i mesing, tako učinkovito provode toplinu da se susjedna područja značajno zagrijavaju tijekom sečenja. Brže brzine i manja gustoća snage pomažu, kao i dovoljno vremena hlađenja između blizu udaljenih rezova na istom dijelu.

Rješavanje problema s neispunjenim rezom

Preko tog tvrdog tvrdog metala koji se drži ispod vaših rezova, signalizira da se rastopljeni materijal ne ispušta ispravno iz reza. To je frustrirajuće jer zahtijeva sekundarne operacije za uklanjanje, dodavanje vremena i troškova za svaki dio.

Prema Accurl-ovom sveobuhvatnom izvoru za rješavanje problema, formiranje otpada često je posljedica nepravilnog poravnanja parametara rezanja ili neadekvatne isporuke pomoćnog plina. Kad vaš stroj za sečenje metala proizvodi dijelove s gomilanjem otpada, istražite sljedeće čimbenike:

• Nepotpuni pritisak plina: Glavni zadatak pomoćnog plina je puštanje rastopljenog metala kroz rez. Previše malog pritiska ostavi materijal iza sebe. Sistematski povećati tlak - za rezanje dušikom često je potrebno 15-30 bar za čiste rezultate.
• Prebrzo se smanjuje brzina: Paradoksalno, premicanje previše brzo može uzrokovati i otpad. Laser ne topi materijal kroz cijelu debljinu, ostavljajući djelomično rastopljeni metal koji se učvrsti kao otpad. Uspori brzinu hranjenja dok se ne dogodi punu penetraciju.
• U slučaju da je u pitanju proizvodnja, mora se upotrijebiti: Oštećena mlaznica ometa protok plina, sprečavajući učinkovito izbacivanje materijala. Redovito provjeravajte izlaznice na trajanje, zagađenje ili oštećenje. U slučaju da je potrebno, zamjeniti točnice su potrošni materijali, a ne trajni dijelovi.
• Neispravno uspostavljanje dušeka: Udaljenost između mlaznice i materijala utječe na dinamiku plina na točki rezanja. Previše daleko, i pritisak plina pada prije nego što stigne do zone rez. Preblizu, i prskanje može kontaminirati mlaznicu. Slijedite preporuke proizvođača za vaš materijal i debljinu.

Nepotpuni rezovi, u kojima laser ne može potpuno prodrijeti kroz materijal, imaju neke zajedničke uzroke s otpadom, ali također imaju jedinstvene krivnjatelje:

• Nedovoljna laserska snaga: Najočigledniji uzrok. Vaš laser za rezanje jednostavno ne isporučuje dovoljno energije da se topi kroz punu debljinu materijala. Ili smanjite debljinu materijala ili povećate postavke snage unutar granica opreme.
• Odmak od žarišta: Vremenom, toplinska ekspanzija ili mehaničko useljavanje mogu promijeniti položaj fokusiranja. Ono što je bilo savršeno fokusirano jučer možda je danas malo pogrešno. U slučaju da je proizvodnja produžena, potrebno je redovito ponovno kalibrirati fokus.
• U slučaju da je to potrebno, potrebno je utvrditi: Lasta od metala nije savršeno jednaka. Prema analizi debljine materijala Accurla, razlike u debljini mogu dovesti do nekonzistentnih rezova, s nekim područjima presječenim previše duboko, a drugim nedovoljno. U slučaju kritičnih radova, razmislite o korištenju materijala s većom tolerancijom debljine.
• Smanjena snaga lasera: Laser izvori gube snagu s vremenom zbog starenja, optičke kontaminacije ili problema s sustavom hlađenja. Ako imate nepotpune rezove s parametrom koji su ranije funkcionirali, neka vam laser rezač testira i servisira.

Prevencija deformacije i toplinske distorzije

Deformacija se događa kada lokalno zagrijavanje uzrokuje širenje u zoni rezane, dok okolni materijal ostaje hladan. Dok se zagrijavanje hladno i skuplja, unutarnji pritisci izvlače materijal iz ravnoteže. Prema Industrija metalnih listova , razumijevanje ovog toplinski pokrenutog procesa je od suštinskog značaja: "Izobličenje nastaje kada intenzivna toplota koju stvara laserski zrak uzrokuje lokalizirano širenje i kontrakciju u metalu".

Tanki materijali i veliki dijelovi s velikim rezom najprilagodniji su za deformacije. Srećom, nekoliko strategija smanjuje ovaj problem:

• Optimizirati slijed rezanja: Umjesto da se crte redovito, izmjenjujte se između različitih dijelova. To omogućuje ravnomjernije raspodjelu toplote i hlađenje između susjednih rezova. Moderni softver za gnijezdo često uključuje algoritme za upravljanje toplinom.
• Koristite odgovarajuću ravnotežu između snage i brzine: Veće brzine s proporcionalno većom snagom brzo završavaju rezove, ograničavajući vrijeme difuzije toplote. Cilj je učinkovito rezati bez pretjeranog vremena boravka koje omogućuje širenje toplote.
• Osigurati materijal ispravno: Prema tvrtki Sheet Metal Industries, osiguravanje da su materijali "sigurno podržani tijekom sečenja" pomaže u održavanju dimenzionalnog integriteta i ravnosti. Stalice za vakuum, spone ili magnetne ostavljalice sprečavaju kretanje tijekom obrade.
• Razmotrimo sljedeće načine: Gdje laser prvi prodire materijal često doživljava maksimalnu akumulaciju toplote. U slučaju da se uloženi materijali ne nalaze u kritičnim dimenzijama, smanjuje se utjecaj distorzije na geometriju gotovog dijela.
• Ako je to potrebno, može se koristiti i za upravljanje sustavom. Za dijelove koji zahtijevaju više rezanja ili opsežne ukrašene uzorke, uključivanje vremena hlađenja u proizvodni raspored sprečava nakupljanje toplote.

Održavanje dosljedne kvalitete tijekom cijele proizvodne faze

Rješavanje problema jedan po jedan je reaktivno. Za njihovu dosljednu prevenciju potreban je proaktivni pristup. Evo kako iskusni operatori održavaju kvalitetu tijekom produžene proizvodnje:

• Ustanovite osnovne parametre: U skladu s člankom 6. stavkom 2. Kada se pojave problemi s kvalitetom, imate poznatu referentnu točku na koju se možete vratiti.
• Uvođenje redovnog održavanja: Prema Preporuke za održavanje Accurla , redovito čišćenje optičkih komponenti, podmazivanje pokretnih dijelova i inspekcija potrošnih materijala sprečavaju postupno smanjivanje kvalitete.
• U slučaju da je to potrebno, mora se upotrijebiti sljedeći sustav: Noževe, leće i zaštitni prozori s vremenom se razgrađuju. Zamijenite ih na rasporedu umjesto da čekate da se pojave vidljivi problemi s kvalitetom. Troškovi potrošnih materijala su trivijalni u usporedbi s proizvodnjom odbačenom.
• Provjerite poravnanost periodično: Ravnoteža greda utječe na kvalitetu reznice na cijelom području rada. Ono što savršeno reže u sredini može imati problema na krajnjim krajevima stola ako je poravnanje pomaknulo.
• Kontrola okolinskih čimbenika: Temperaturne fluktuacije utječu na kalibraciju stroja i ponašanje materijala. U slučaju da je to moguće, održavajte uobičajene uvjete u radionici, posebno za precizni rad.

Rješavanje problema postaje puno jednostavnije kada razumijete odnose između parametara i rezultata. Moć, brzina, fokus i plin zajedno rade, mijenjaju jedno, a ostale možda treba prilagoditi. S sustavnim pristupima dijagnosticiranju problema i dokazanim rješenjima za svaki zajednički problem, provest ćete više vremena rezanjem kvalitetnih dijelova i manje vremena pitajući se što je pošlo po zlu.

Naravno, čak i savršena tehnika rezanja neće biti bitna ako se operatori povrijede. U sljedećem dijelu razmatra se tema koja se često zanemaruje u tehničkim raspravama: zahtjevi sigurnosti koji štite ljude i opremu u operacijama laserskog rezanja.

U skladu s člankom 6. stavkom 2.

Naučili ste kako optimizirati kvalitetu rezova, rješavati probleme i odabirati pravu tehnologiju. Ali ništa od toga nije važno ako netko bude povrijeđen. Industrijsko lasersko sečenje uključuje nevidljive opasnosti koje mogu uzrokovati trajno ozljede u milisekundama, ali sigurnost često dobiva manje pažnje nego što zaslužuje u tehničkim raspravama.

Ovdje je stvarnost: svaki industrijski laserski rezač radi kao laser klase 4, najviša klasifikacija opasnosti. Ovi strojevi mogu zapaliti materijale, proizvesti štetne dimove i uzrokovati ozbiljne oštećenja očiju ili kože izravnim ili reflektiranim zrake. Razumijevanje i primjena pravilnih sigurnosnih protokola nije opcija, to je temelj odgovornog rada.

Razumijevanje razreda 4 laserske klasifikacije

Što čini industrijsku lasersku rezačku mašinu uređajom klase 4? Moć. Svaki laser koji ima snagu veću od 500 milivata spada u ovu kategoriju, a sustavi za rezanje metala obično rade na razini kilovatnih vrijednosti tisućama puta iznad tog praga.

Prema U skladu s člankom 4. stavkom 1. , rad s tim laserima zahtijeva posebne zaštitne mjere uređene vladinim standardima. U Sjedinjenim Državama, 21 Kodeks saveznih propisa (CFR) dio 1040 uređuje upotrebu lasera, dok europske operacije podliježu standardima IEC 60825.

Laseri klase 4 istovremeno predstavljaju više vrsta opasnosti. Izlaganje izravnom zraku izaziva neposrednu oštećenje tkiva. Difuzne reflekcijesjajovi koji odbijaju na sjajne površineostaju opasni na značajnim udaljenostima. Svjetlost može zapaliti zapaljive materijale i proizvesti opasne dimove. Čak i kratka, slučajno izloženost može rezultirati trajnom ozljedom.

Osnovna zaštitna oprema za laserske operacije

Osobna zaštitna oprema predstavlja vašu prvu liniju obrane prilikom rada na laserskom rezanju ili bilo kojem industrijskom sustavu. Međutim, ne rade sve OOP-ovi za sve lasere zaštita specifične valne dužine je apsolutno kritična.

Prema Laser Safety Industries vodič za kupce , odabir odgovarajućih sigurnosnih naočara za laserske zaštite zahtijeva usklađivanje dva ključna parametra: valne dužine i optičke gustoće (OD). Laseri s vlaknima koji rade na 1064 nm zahtijevaju različite zaštitne leće od sustava s CO2 na 10,600 nm. Upotreba pogrešnih naočara ne pruža nikakvu zaštitu ili još gore, lažno povjerenje.

Optička gustoća označava koliko sočivo atenuira lasersku svjetlost na određenim talasnim duljinama. Visoka vrijednost OD-a pruža veću zaštitu, ali također smanjuje prijenos vidljive svjetlosti. Cilj je adekvatna zaštita bez da je nemoguće vidjeti svoj rad. Phillips Safety ističe da laserske naočale blokiraju samo određene duljine valova, pa je neophodan pravi izbor.

Osim naočara, laserski stolovi i rezali sustavi zahtijevaju zatvorena radna mjesta kad god je to moguće. Laserske zavjese i barijere sprečavaju da odrazovi dospeju do osoblja izvan neposredne zone rezanja. Ove barijere moraju ispunjavati standarde otpornosti na vatru i biti označene za vašu specifičnu lasersku valnu dužinu. Za prozore za promatranje, osigurati da optička gustoća odgovara izdanju vašeg sustava.

U skladu s člankom 6. stavkom 2.

Kada isparavate metal, što se događa s tim materijalom? Prelazi zrakom i disanje je opasno. Prema analizi dima IP Systems USA, laserski sečenje metala emitira niz toksičnih kemikalija uključujući olovo, kadmijum, hrom, mangan i berilij. Ove tvari predstavljaju značajne rizice za disanje i moguće dugoročne zdravstvene učinke.

Neki materijali zahtijevaju posebnu opreznost. Rezanje galvaniziranog čelika oslobađa dimove cinka oksida, koji mogu uzrokovati "goručinu od dimova od metala" gripne simptome koji se javljaju satima nakon izlaganja. Rezanje aluminijuma stvara čestice aluminijum oksida. Možda je najzanimljivije što se karcinogeni kao što su šestovalentni hrom i kadmijum pojavljuju u paru od rezanja nehrđajućeg čelika i premazanog materijala.

Efektivno odvajanje dima nije opcionalno, nego je nužno za svaku operaciju laserskog rezača. Sustavi moraju uhvatiti čestice na izvoru prije nego što se rasprše u radno okruženje. Stope ekstrakcije, tipovi filtera i rukovanje izduvnim plinovima zahtijevaju pažljivo razmatranje na temelju materijala koje seče.

Izračunati informacije o sigurnosnim mjerama

Koristite ovu organiziranu listu provjera za procjenu i održavanje sigurnosti u cijeloj industrijskoj operaciji laserskog rezanja:

Oprema za osobnu zaštitu

• Oči za sigurnost laserskim naočalama specifičnim za valnu dužinu s odgovarajućom optičkom gustoćom
• Odjeća za zaštitu kože (dugi rukavi, cipele s zatvorenim prstima)
• S druge strane, za vozila s motorom
• Zaštita respiratornih sustava pri sečenju materijala koji stvaraju toksične pare
• Zaštita sluha pri radu sustava za izvadbu ili hlađenje buke

Zahtjevi za objektom

• Svaka vrsta lasera mora biti opremljena s odgovarajućim kontrolnim sustavima.
• Laserske zavjese ili barijere za određenu talasnu dužinu
• S druge strane, za sve druge vrste vozila, primjenjuje se sljedeći standard:
• Sistemi za odvajanje dima prilagođeni vašem obimu rezanja i vrstama materijala
• Uređaji za gašenje požara namijenjeni za metalne požare (gasiljke klase D)
• U slučaju nužde, gumbovi za zaustavljanje pristupačni sa više mjesta
• U slučaju da je to potrebno, oznaka za opasnost
• Kontrolirani pristup kako bi se spriječio neovlašten ulazak tijekom rada

Operativni protokoli

• U slučaju da se ne primjenjuje, mora se upotrebljavati sljedeći sustav:
• U skladu s člankom 6. stavkom 1.
• U slučaju da se ne provodi inspekcija, osiguravaju se da se ne provode nikakvi postupci.
• U slučaju da je to potrebno, provjera mora se provesti u skladu s člankom 6. stavkom 2.
• U slučaju da se radi o svjetlu koji se može promijeniti na svjetlu, mora se upotrebljavati sljedeći sustav:
• U slučaju požara, ozljede i kvarova opreme, postupci za hitno reagiranje
• U slučaju da se ne provodi održavanje, potrebno je osigurati da se ne dovode u pitanje uvjeti za održavanje.
• Proces izvješćivanja o incidentima i pregleda za gotovo nesreće i nezgode

Poseban naglasak treba dati zaštiti od požara. Rezanje metala rijetko zapali sam komad, ali gomilanje otpada, ostataka rezanja i gorivih materijala u blizini predstavljaju ozbiljan rizik od požara. Čuvajte radna mjesta, redovito uklanjajte otpad i osiguravajte da sustavi za ekstrakciju hvataju tople čestice prije nego se one usede. Ne ostavljajte laser bez nadzora i uvijek držite otvoren pristup opremi za gašenje požara.

Obuka operatera sve povezuje. Čak i najbolja sigurnosna oprema ne uspijeva ako korisnici ne razumiju pravilne procedure. Sveobuhvatna obuka treba obuhvatiti osnove laserske fizike, specifične opasnosti vaše opreme, pravilnu upotrebu OOP-a, hitno reagiranje i praktično nadzirano rad prije samostalnog rada. U mnogim regijama su potrebni dokumentirani programi osposobljavanja i imenovani službenici za sigurnost lasera za operacije klase 4.

Ulaganja u sigurnost isplaćuju dividende izvan prevencije ozljeda. Pravilno održavani sustavi ekstrakcije produžavaju životni vijek opreme tako što sprečavaju optičku kontaminaciju. Osposobljeni operatori manje griješe i to skupo. I dokumentirani sigurnosni program pruža zaštitu od regulatornih pitanja i odgovornosti.

S osnovama sigurnosti utvrđene, spremni ste donijeti informirane odluke o tome koji sustav za rezanje laserom odgovara vašim specifičnim potrebama. U sljedećem odjeljku možete proći kroz proces izbora opremeod procjene proizvodnih zahtjeva do procjene naprednih značajki koje vrijede ulaganja.

Odabir pravog laserskog rezanja

Uzeli ste tehničke osnove - tipove lasera, zahtjeve za energijom, gasove i sigurnosne protokole. Sada dolazi odluka koja je zapravo važna: koji sustav kupiti? Ovdje se teorija susreće s stvarnošću, a mnogi kupci čine skupe pogreške.

Ovo je istina koju vam većina prezentacija neće reći: "najbolji" laserski rezač ne postoji. Samo najbolji laserski rezač za metalne aplikacije odgovara vašim specifičnim potrebama. Industrijski sustav od 500.000 dolara je trošak za prodavnicu prototipa koja mjesečno reže 50 dijelova. Naprotiv, stolna CNC mašina ne može održati proizvodne količine koje zahtijevaju 24/7 rad.

Izgradimo sustavni okvir koji odgovara vašim stvarnim zahtjevima za odgovarajućom opremom, štedeći vas od pretjeranih troškova i slabog rezultata.

U skladu s zahtjevima proizvodnje

Prije nego što pročitate kataloze opreme ili zatražite ponudu, odgovorite na jedno temeljno pitanje: što će ta mašina zapravo učiniti? Prema Vodič za kupce "Focused Laser Systems" , materijali koje planirate obrađivati će na kraju odrediti koji laserski sustavi njegove specifikacijenajbolje odgovara vašim potrebama.

Veličina proizvodnje pokreće sve ostalo. Cnc laserski rezač namijenjen radovima u radionici s različitim narudžbama male količine zahtijeva različite mogućnosti od onog namijenjenog proizvodnji velikih količina identičnih dijelova. Prva zahtijeva fleksibilnost i brzu promjenu; druga zahtijeva sirov promet i automatizaciju.

Razmotrimo spektar dostupnih sustava:

Sistemi za upravljanje računalnim uređajima i sistemi za početnu upotrebu: Ove kompaktne jedinice zauzimaju minimalni podni prostor i koštaju između 4.500 i 20.000 dolara za kompletnu instalaciju uključujući softver i obuku. Idealne su za proizvodnju prototipa, proizvodnju malih serija, obrazovne okruženja i tvrtke koje testiraju laserske mogućnosti prije nego što se obavežu na veće investicije. Cnc platforme za radnu površinu učinkovito obrađuju tanke materijale, ali nemaju snagu i radnu oporučicu za ozbiljnu proizvodnju.

Srednji proizvodni sustavi: Napredak na posebne platforme za strojeve za lasersko rezanje metala donosi razinu snage od 1-4 kW, veće radne omotnice i robusniju konstrukciju. Ovi sustavi dnevno obrađuju proizvodne količine od desetaka do stotina dijelova, ovisno o složenosti. Očekujte ulaganja od 50.000 do 150.000 dolara s odgovarajućom opremanjem.

Sistemi za industrijsku lasersku vlakna: U slučaju velikih radnih razmjera potrebno je postaviti cnc laserske platforme s snagom od 6 do 20 kW, automatizirano rukovanje materijalima i konstrukciju dizajniranu za neprekidno radno vrijeme u više smjena. Ovi sustavi obrađuju tisuće dijelova dnevno i predstavljaju ulaganja od 200.000 do preko 500.000 dolara. Prema analizi industrije ADH Machine Tool, vodeći proizvođači kao što su TRUMPF, Bystronic i AMADA pružaju ova industrijska rješenja s širokom integracijom automatizacije.

Osnovni kriteriji za odabir: sustavni pristup

Umjesto da vas utječu impresivne specifikacije, radite kroz ovaj strukturirani proces odabiru:

1. Dokumentiš svoje materijalne potrebe: Napisite svaku vrstu metala i debljinu koju ćete redovito rezati, plus povremene materijale. Budi specifičan. "uglavnom 16 kalibra blagi čelik s povremenim 1/4-inčnim aluminijem" govori vam mnogo više od "različitih metala". To određuje minimalne potrebe za energijom i da li tehnologija lasera od vlakana odgovara vašim potrebama.
2. Kvantificirajte očekivanja proizvodnje: Koliko dijelova dnevno, tjedno ili mjesečno? Hoćete li raditi u pojedinačnoj smjeni ili 24 sata? Ovi odgovori određuju trebate li osnovnu opremu ili sustave s automatizacijom, razmenom stolova i komponentama visokih radnih ciklusa.
3. U skladu s člankom 6. stavkom 2. Koje tolerancije vaše aplikacije zapravo zahtijevaju? U skladu s ADH vodičem za nabavku, neke operacije zahtijevaju ultra-precizne komponente (±0,03 mm), dok druge proizvode standardne dijelove od ploče gdje je ±0,1 mm sasvim prihvatljiv. Ne plaćaj za preciznost koju nećeš koristiti.
4. Ocijeni raspoloživi prostor: Pažljivo izmjerite svoj objekat, uključujući prostor za rukovanje materijalom, pristup operaterima, sustave hlađenja i izduvanje dima. Prema istraživanju Focused Laser Systems, veći sustavi mogu zahtijevati profesionalnu instalaciju i pažljivo planiranje pristupnih puteva.
5. Ustanovite realne proračunske parametre: U to se uključuju početne kupnje i instalacije, obuka, softver, sustavi za ekstrakciju i tekući troškovi rada. Cijena laserske rezače koje vidite na oglasima rijetko odražava ukupne potrebne investicije.

Napredne funkcije koje vrijede ulaganja

Osim osnovnih mogućnosti rezanja, moderni laserski rezači za metalne sustave nude napredne funkcije koje dramatično poboljšavaju produktivnost i kvalitetu. Razumijevanje koje funkcije donose stvarnu vrijednost pomaže vam da učinkovito raspodjeljujete proračun.

Sistemi za automatsko usmjeravanje: Prema Analiza karakteristika Full Spectrum Laser-a , motorizirani autofokus u kombinaciji s 3D kamerama eliminiše ručno podešavanje visine i osigurava pravilnu fokusiranje svaki put. 3D kamera točno mapira milijune točaka podataka, koje laser koristi za podešavanje Z motora tako da je glava usmjerena na pravu visinu. Za obradu različitih debljina materijala, ova značajka značajno štedi vrijeme postavljanja i sprečava probleme s kvalitetom vezane uz fokus.

Slijednici visine i kapacitativni senzori: Ovi sustavi održavaju dosljednu udaljenost između mlaznice i materijala čak i kada listovi nisu savršeno ravni. Ako se materijal ne uklopi, toplinski poremećaj tijekom sečenja ili neispravno pričvršćivanje, uzrokovati će kvalitete različitih dijelova.

Softver za gniježenje: Inteligentni algoritmi za ugradnju gnijezda maksimiziraju upotrebu materijala optimiziranjem postavljanja dijelova na listove. Napredni paketi također upravljaju sekvencama rezanja kako bi se smanjila akumulacija toplote i smanjio otpad. U skladu s pristupom tvrtke Bystronic opisanim u ADH-u, softverska inteligencija koja povezuje prihvat narudžbi putem planiranja proizvodnje predstavlja ključnu konkurentnu prednost.

Izmenjivačke tablice i automatizacija: Sustavi s dva stola omogućuju utovar novog materijala dok se sečenje nastavlja, što dramatično smanjuje vrijeme neaktivnosti. ADH izvještava da njihovi sistemi za razmjenu stolova dovršavaju zamjenu stolova za samo 15 sekundi, omogućavajući istovremene operacije rezanja i utovarenja.

Razumijevanje ukupnih troškova vlasništva

Cijena laserske rezne mašine na listu ponuda predstavlja samo početak. Prema vodiču za kupnju ADH-a, iskusni kupci usredotočuju se na ukupne troškove vlasništva (TCO) a tijekom pet godina TCO laserske strojeve za rezanje može dostići gotovo četiri puta više od početne cijene.

U izračunu TCO-a treba uključiti:

Kategorija troškova	Sastavci	Tipičan utjecaj
Početni ulog	Uređaji, instalacija, obuka, softver, sustav za izvlačenje	u tom pogledu Komisija smatra da je u skladu s člankom 107. stavkom 1.
Cijene eksploatacije	Električna energija, pomoćni plinovi, potrošni materijali (mjeseci, leće)	u skladu s člankom 4. stavkom 1.
Održavanje	Preventivno obavljanje, popravke, rezervni dijelovi	u slučaju da se primjenjuje jedna od sljedećih metoda:
Troškovi zastoja	Izgubljena proizvodnja tijekom kvarova, čekajući servis	Promjenljiva, ali značajna

Usporedba cijena laserskih rezača postaje značajna samo kada modelirate te tekuće troškove. U skladu s člankom 3. stavkom 1. stavkom 2.

U vodiču ADH-a posebno se preporučuje postavljanje detaljnih pitanja potencijalnim dobavljačima: Gdje je najbliži skladište rezervnih dijelova? Koliko je certificiranih servisnih inženjera u vašem regionu? U slučaju da se radi o proizvodnji lasera, potrebno je utvrditi: Ovi odgovori otkrivaju pravu cijenu vlasništva iznad oglašavenih cijena.

Prije potpisivanja bilo kojeg ugovora o kupnji, inzistirajte na jasno definiranim kriterijima prihvaćanja s mjerljivim standardima, detaljima jamstva za sve komponente i sporazumima o razini usluge koji određuju vrijeme odgovora. Najkuplja greška nije kupnja pogrešne mašine, nego kupnja bilo koje mašine bez razumijevanja što se zapravo obavezuje.

Nakon što su načela odabira opreme utvrđena, sljedeće pitanje postaje praktično: kako se lasersko rezanje može integrirati u širi proizvodni tok? U sljedećem odjeljku istražuje se kako precizno rezane komponente teče u obradu, zavarivanje i montažu.

Integrirati lasersko sečenje u proizvodne tokove rada

Izabrali ste opremu, optimizirali parametre i savladali rješavanje problema. Ali ovo je ono što razdvaja hobi rezanje od ozbiljne proizvodnje: lasersko rezanje rijetko stoji samostalno. U proizvodnim okruženjima, posebno u zahtjevnim sektorima poput automobilske industrije, precizno rezane prazne ploče predstavljaju samo početnu točku složene putovanja od sirovine do gotove montaže.

Razumijevanje kako se lasersko rezanje integrira s procesima nizvodno mijenja vašu perspektivu. Odjednom, odluke o kvaliteti reznice nisu samo o završetku ruba - oni su o tome kako ta ruba utječe na naknadno zavarivanje. Postavljanje snage je važno ne samo za prodiranje, već i za minimiziranje toplinskih zona koje kompliciraju kasnije formiranje operacija. Pogledajmo kako suvremena proizvodnja ploča povezuje te procese u besprekorne tokove rada.

Od praznih slika koje su se laserom rezali do završenih sastava

Zamislite križani dio šasije za električno vozilo. Počinje kao ravna ploča, laserski se reže u kompleksnu prazninu s montiranim rupama i osvijetljavajućim karakteristikama, zatim se odvija oblikovanje, zavarivanje i obrada površine prije konačne montaže. Svaki korak ovisi o kvaliteti prethodnog, a lasersko sečenje postavlja temelj za sve što slijedi.

Prema Analiza Metal-Interface-a o trendovima u proizvodnji automobila , moderni 3D laserski rezali sustavi postaju središnji stubovi naprednih proizvodnih okruženja. U članku se navodi da je "poboj gigature promijenio industrijsku razinu, postavivši nove standarde za produktivnost i automatizaciju". Ova evolucija prema onome što oni nazivaju "giga efikasnost" zahtijeva tesnu integraciju između rezanja i nizvodnih procesa.

Zašto je ta integracija toliko važna? Razmislite o odnosu između laserskih rezanja i obrađivanja:

• Kvalitet ruba utječe na integritet zakrivljenosti: Grub ili oksidiran rubovi od rezanja kisikom mogu se puknuti tijekom savijanja, posebno na tesnim polumjerima. Krojevi sa čistim završetkom, sa rezanjem dušikom, više se mogu predvidljivo savijati.
• Ulozi topline utječu na ponašanje materijala: Materijal koji se nalazi u blizini rezova doživljava toplinski ciklus koji može promijeniti tvrdoću i fleksibilnost. U skladu s člankom 3. stavkom 2. točkom (a) ovog članka, za proizvodnju električne energije u skladu s člankom 3. točkom (a) ovog članka, za proizvodnju električne energije u skladu s člankom 3. točkom (a) ovog članka, primjenjuje se sljedeći postupak:
• Dimenzionalna preciznost vodi naprijed: Kada se oblici rezova skrenu za 0,5 mm, ta se greška širi kroz oblikovanje i pojačava tijekom montaže. Točnost pozicioniranja od ± 0,008 mm koja se može postići savremenim laserskim sustavima sprečava ove probleme s kaskadnim tolerancijama.

Isti načeli vrijede i za operacije zavarivanja. Prema Approved Sheet Metals-ovom vodiču za savlanjanje, uspješni zavari zahtijevaju preciznost na svakom koraku proizvodnje. Njihov postupak počinje "detaljnim pregledom RFQ-a, gdje timovi inženjera i procjenitelja pažljivo procjenjuju crteže, 3D CAD datoteke i zahtjeve zavarivanja". Ova pažnja prema kvalitetu lasersko rezanog praznog materijala određuje uspjeh zavarivanja nizvodno.

Kad traže "metal fabrike u blizini" ili "metal radionica u blizini", pametni kupci traže trgovine koje pokazuju da se to može učiniti. Najbolji CNC proizvodni partneri razumiju da lasersko sečenje nije izolirana usluga, to je prvi korak u proizvodnji kompletnih sastava. Uzimaju u obzir kako karakteristike rezanja utječu na kasnije operacije i odgovarajuće ih optimiziraju.

Kompleksne geometrije za automobile

Automobilska proizvodnja gura CNC rezanje mogućnosti na svoje granice. Komponente šasije, nosila za vezanje i strukturna ojačanja zahtijevaju geometriju koja bi bila nemoguća ili iznimno skupa konvencionalnim metodama rezanja.

Članak Metal-Interface ističe četiri pokretača koji preoblikuju proizvodnju automobila laserskim sustavom:

• Učinkovitost: Maksimiziranje površine podne i radno vrijeme strojeva za najveću proizvodnju po kvadratnom metru
• Automatizacija: Smanjenje izravnog rada u ponavljajućim operacijama s niskom dodanom vrijednošću
• Kratko vrijeme provođenja: Smanjenje radova i zaliha radi bržeg ciklusa od projektiranja do proizvodnje
• Fleksibilnost: Brzo prilagođavanje promjenama u dizajnu, fluktuacijama zapremine i više modela vozila

Ovi imperativi se spajaju u ono što oni opisuju kao "radi više, brže i na manje prostora, bez ugrožavanja kvalitete ili stabilnosti procesa". Za metalnu tvornicu koja služi automobilskim kupcima, to se može prevesti u specifične mogućnosti: višeslojno sečenje oblikovanih cijevi i hidroformiranih sekcija, automatizirano rukovanje dijelovima za održavanje prodajne snage i brze promjene programa za prilagodbu tehničkim ažuriranjima.

Čestice koje se štampaju na vruće savršeno ilustriraju ove zahtjeve. Prstenovi vrata, B-stojci i konstrukcijski ojačanici prolaze kroz procese stvrdnjevanja na pritisku koji stvaraju čelik izuzetno visoke čvrstoće. Prema Metal-Interfaceu, rezanje tih dijelova "potrebuje proces rezanja koji je ne samo precizan nego i prilagodljiv". Napredni 3D laserski sustavi ispunjavaju tu potrebu "usmjerom u protok dijelova, smanjenjem promjena opreme i besprekornim integracijom u automatizirane linije".

Požuriti proizvodnju prototipa preciznim sečenjem

Brzina je drugačije važna u proizvodnji prototipa nego u proizvodnji. Prilikom razvoja novih komponenti, prioritet se mijenja s troškova po dijelu na vrijeme do povratne informacije. Koliko brzo dizajneri mogu potvrditi koncepte, testirati uklapanje i iterirati prema proizvodnim dizajnima?

Prema analizi 3ERP-a o proizvodnji prototipa od ploče, lasersko sečenje mijenja vremenske linije za proizvodnju prototipa. "Savremeni sustavi često uključuju računalnu numeričku kontrolu (CNC), omogućavajući automatizirane, vrlo ponovljive rezove s tolerancijama do ±0.0005 inča (±0.0127 mm)". Ova preciznost znači da prototipi točno predstavljaju proizvodnu namjeru, dijelovi se pravilno uklapaju, sastav funkcioniše kako je projektirano, a inženjerska validacija proizvodi značajne podatke.

Prednost prototipa se proteže izvan brzine. Lasersko sečenje ne zahtijeva ulaganje alataupload novi dizajn datoteke, i rezanje počinje odmah. To eliminira tjedne potrebne za proizvodnju stampiranja i značajne troškove promjene alata. Za programe razvoja automobila koji se ponavljaju kroz desetine revizija dizajna, te uštede se dramatično povećavaju.

Proizvođači kao što su Shaoyi (Ningbo) Metal Technology primjer kako suvremena proizvodnja integrira preciznost laserskog rezanja s širim metal formiranja stručnosti. Njihova 5-dnevna sposobnost brzog izrade prototipa pokazuje kako kombinacija preciznog sečenja s metalnim pečatanjem ubrzava razvojne cikluse. Za automobile koje zahtijevaju i rezane prazne dijelove i oblikovane sastave, rad s proizvođačima s IATF 16949 sertifikatom osigurava standarde kvalitete tijekom cijelog procesa proizvodnjeod početnih praznih dijelova rezanih laserom do gotovih, proizvodno reprezentativnih prototipova.

U skladu s člankom 3. stavkom 2. točkom (a) Uredbe (EZ) br. 765/2008 Komisija je odlučila o uvođenju mjera za utvrđivanje primjene ovog članka. Podrška DFM-a (Design for Manufacturing) u fazi prototipacije identificira probleme s proizvodnošću prije nego što postanu skupi problemi proizvodnje. Dvanaest sati za ponudu ponude odgovornih partnera omogućava brzu iteraciju. Dizajneri mogu procijeniti izvodljivost, prilagoditi parametre i zatražiti revidirane ponude u roku od jednog radnog dana.

Povezivanje proizvodnog lanca

Premještaj ka oslanjanju na automatizaciju opisan od strane Metal-Interface ima šire implikacije na način na koji tvornice organiziraju svoje radne tokove. "Promak prema jednodjelnom protoku i lean automatizaciji poboljšava sledljivost i ponovljivost, čineći operacije laserskog rezanja dosljednijim i bolje usklađenim s procesima montaže nizvodno".

Što to znači praktično? U slučaju da je to moguće, potrebno je uzeti u obzir sljedeće:

1. Laser režanje: S druge vrijednosti, osim onih iz tarifne oznake 8403 ili 8404
2. Oblikovanje: Pritisnite kočnice ili operacije pečatiranja stvaraju trodimenzionalnu geometriju od ravnih praznih dijelova
3. SPAJANJE: U potpunosti sastavljene komponente
4. Tretiranje površine: S druge vrste
5. Montaža: Integriranje s komponentama i hardverom za spajanje

Svaki prijelazni punkt predstavlja mogućnost nakupljanja pogrešaka ili gubitka kvalitete. Najuspješnije operacije s CNC-om smanjuju prebacivanje, smanjuju radnu opremu i održavaju sledljivost tijekom cijele operacije. Prema Metal-Interfaceu, ta integracija "smanjuje rad u tijeku, pojednostavljuje logistiku i podržava proizvodnju u pravo vrijeme".

Za radnje koje žele proširiti svoje poslovanje i prodati u kompletnu montažu, razumijevanje ovih veza je neophodno. Prenos tehničkih vještina je važan tijekom cijelog lanca. Međutim, organizacijske sposobnosti - upravljanje projektom, sustavi kvalitete, koordinacija logistike - često određuju može li proizvoditelj metala u mojoj blizini pružiti cjelovita rješenja ili samo pojedinačne korake procesa.

Primjer odobrenog metala od listova dobro ilustrira tu integraciju. Njihov proces obuhvaća "od RFQ do konačne isporuke", rukovanje svime unutar kuće: "rezanje, oblikovanje, zavarivanje i inspekcija". Ova potpuna sposobnost eliminiše kašnjenja u koordinaciji između različitih dobavljača i osigurava dosljedne standarde kvalitete koji se primjenjuju tijekom cijele proizvodne linije.

Kako se proizvodnja automobila nastavlja razvijati, ulogu laserskog sečenja proširuje izvan tradicionalnih granica. Metal-Interface zaključuje da 3D lasersko sečenje "više nije samo pomoćna tehnologija: postalo je središnji stub naprednih proizvodnih okruženja". Za proizvođače i njihove partnere u proizvodnji, prihvaćanje ove integrirane perspektive, gdje se lasersko sečenje bez problema povezuje s oblikovanjem, zavarivanjem i montažom, otvara nove razine performansi i konkurentnosti.

S načelima integracije radnog toka utvrđenim, jedno pitanje ostaje: kako sintetizirati sve što ste naučili u sljedeće korake za vašu specifičnu situaciju? U posljednjem dijelu su izloženi ključni uvidi i jasno upute za napredovanje s povjerenjem.

Sljedeći korak u proizvodnji metala

Putovali ste od osnovne laserske fizike kroz usporedbe tehnologije, mogućnosti materijala, rješavanje problema, sigurnosne protokole i integraciju radnog toka. To je puno područja za pokrivanje i ako se osjećate pomalo preplavljeni, niste sami. Laserno rezanje nudi ogromne mogućnosti, ali uspješno ga navodi zahtijeva sintezu sve što ste naučili u odluke koje odgovaraju vašoj specifičnoj situaciji.

Destiliramo ključne uvide i pružimo jasnu smjernicu bez obzira na to gdje se nalazite u svom putovanju laserskim rezanjem.

Ključne informacije za odluku o laserskoj rezanji

Prije nego što se odlučite za bilo kakvu promjenu opreme ili procesa, ponovno razmotrite ove temeljne točke odluke koje određuju uspjeh:

Izbor tehnologije: Za posebno rezanje metala, tehnologija lasera s vlaknima pruža najbolju kombinaciju učinkovitosti, preciznosti i operativnih troškova. CO2 sustavi imaju smisla samo ako vaš tok rada uključuje značajnu ne-metal obrada. Direktni diodni laseri predstavljaju tehnologiju koja se pojavljuje i vrijedna je razmatranja za operacije na vrhuncu, ali još uvijek sazrevaju.

Energetske zahtjeve: Ujednačite svoju lasersku snagu sa vašim najdebljim potrebama za rezanjem, a ne povremenim slučajevima. 3 kW sustav se lijepo nosi s većinom aplikacija za metalni list. Sjajanje na 6 kW ili više ima smisla samo kada redovito seče čelik ili visoko reflektirajuće metale kao što su bakar i mesing.

Pomoćni gasni sustav: Kiseonik rezanje pruža brzinu i ekonomičnost za rad strukturalnog čelika. Azot pruža čiste i bezoksidne rubove koje zahtijevaju aplikacije od nehrđajućeg čelika i aluminija. Spušteni zrak nudi ekonomičan srednji prostor za ne-kritične poslove. Izbor plina utječe na troškove rada kao i izbor opreme.

U skladu s člankom 6. stavkom 1. Industrijski laseri 4. klase nisu opcionalna sigurnosna oprema. Očare koje odgovaraju duljini valova, odgovarajuće kućište, sustavi za odvajanje dima i obučeni operatori nisu troškovi, već su preduvjeti. Budžet za njih od početka.

Pravi sustav laserskog rezanja nije najmoćniji ili najskuplji, već onaj koji odgovara vašim stvarnim proizvodnim zahtjevima, mješavini materijala i potrebama preciznosti bez prisiljavanja da platite za mogućnosti koje nikada nećete koristiti.

Ovaj se princip primjenjuje bilo da procjenjujete stonične CNC sustave za proizvodnju prototipa ili industrijske laserske instalacije za proizvodnju velikih količina. Previše specifikacija troši kapital i povećava operativnu složenost. Nedostatak specifikacija stvara uska grla i ograničenja kvalitete koja ograničavaju vaš posao.

Izgraditi svoje sposobnosti za izradu metala

Gdje ćeš ići od sada ovisi o početnoj točki:

Ako prvi put istražujete laserno rezanje: Počnite s jasnom dokumentacijom o potrebama za materijalom, količinama proizvodnje i potrebama za preciznošću. Zahtjevite demonstracije od više dobavljača opreme koristeći vaše stvarne dijelove i materijale. Razlika između marketinških tvrdnji i stvarnih performansi često iznenađuje kupce koji kupuju prvi put.

Ako nadograđujete postojeće mogućnosti: Analizirajte gdje vam je sadašnja oprema ograničila operacije. Je li to moć za deblje materijale? Preciznost za zahtjevne tolerancije? Prodajni kapacitet za rastuće količine? Usmjerite svoju nadogradnju na rješavanje specifičnih problema, umjesto kupnje općih poboljšanja sposobnosti.

Ako procjenjujete outsourcing nasuprot in-house ulaganja: Izračunati stvarne ukupne troškove vlasništva uključujući prostor, komunalne usluge, obuku, održavanje i troškove mogućnosti kapitala. Mnoge tvrtke smatraju da partnerstvo s sposobnim tvornicima metala u blizini donosi bolju ekonomiju od posjedovanja opreme, posebno za varijabilne količine ili specijalizirane mogućnosti.

Razmislite i o tome kako se lasersko rezanje povezuje s vašim širim proizvodnim potrebama. Moderna proizvodnja sve više zahtijeva integrirana rješenja rezanje koje se neprekidno provodi u oblikovanje, zavarivanje i sastavljanje. Laserski zavarivač ili laserska mašina za zavarivanje mogu dopuniti vaše mogućnosti rezanja za potpunu proizvodnju u kući. Opcije ručnih laserskih zavarivača sada donose preciznost zavarivanja manjim operacijama koje su ranije bile ograničene na tradicionalne mašine zavarivanje.

Za primjene koje se protežu izvan rezanja u precizno oblikovanje i sastavljanje metala, posebno u automobilskoj i industrijskoj industriji, rad s integriranim proizvodnim partnerima pruža sveobuhvatna rješenja. Proizvođači s IATF 16949-certifikatom kao što su Shaoyi u slučaju da je proizvodnja u skladu s člankom 6. stavkom 1. točkom (a) ili (b) ovog članka, proizvođač mora osigurati da je proizvodnja u skladu s člankom 6. stavkom 1. točkom (a) ovog članka. Njihova podrška DFM-u i brza ponuda pokazuju odgovorno partnerstvo koje zahtijeva moderna proizvodnja, prekidajući jaz između preciznog rezanja i potpune montaže.

Razgovor laserskih zavarivača i mašina za zavarivanje često je paralelno odlučivanju o rezanju opreme. Obje tehnologije nastavljaju napredovati brzo, s laserskim izvorima od vlakana koji transformišu zavarivanje baš kao što su revolucionarno promijenili rezanje. Proizvođači koji grade sveobuhvatne proizvodne kapacitete sve više zajedno procjenjuju ove tehnologije.

Bez obzira na to koji ste put izabrali, zapamtite da tehnologija služi poslovnim ciljevima, a ne obrnuto. Najsofisticiraniji sustav za rezanje lasera ne daje nikakvu vrijednost ako se ne poklapa s vašim stvarnim proizvodnim zahtjevima, pozicioniranjem na tržištu i putanjem rasta. Počnite s jasnim poslovnim potrebama, radite unatrag do tehničkih specifikacija, i donijet ćete odluke koje će vam donijeti dobit godinama.

Vaše putovanje u proizvodnji metala nastavlja odavde. Bilo da se reže vaš prvi prototip ili skala na velike količine proizvodnje, načela ste naučili pružaju temelj za pouzdan, informirane odluke.

Često postavljana pitanja o laserskom rezanju metala

1. za Koji je laser najbolji za rezanje metala?

Laseri od vlakana su najbolji izbor za sečenje metala zbog njihove valne dužine od 1,06 mikrometara, koju metali učinkovito apsorbiraju. Oni nude do 42% učinkovitosti u odnosu na 10-20% za CO2 lasere, troše otprilike jednu trećinu energije za ekvivalentne zadatke rezanja i mogu se fokusirati na točke 10 puta manje od CO2 lasera. Za ljubitelje koji rade s tankim materijalima, visoko-moćni diodni laseri nude pristupačnije ulazne točke, dok industrijske operacije imaju koristi od vlaknenih sustava u rasponu od 1,5 kW do 20+ kW ovisno o zahtjevima debljine materijala.

2. - Što? Koliko debeo metal može laser rezač rezati?

Snaga rezanja metala ovisi o snazi lasera i vrsti materijala. Laser od 1,5 kW reže blago čelik do 10 mm i aluminij do 6 mm. Sistem od 6 kW može nositi blagi čelik do 25 mm i nehrđajući čelik do 20 mm. Visoko reflektirajući metali poput bakra max oko 6 mm čak i s većim sustavima snage. Materijalna svojstva značajno utječu na kapacitet visoka toplinska provodljivost aluminija zahtijeva brže brzine, dok bakar i mesing zahtijevaju tehnologiju lasera s vlaknima posebno dizajniranu za reflektirajuće materijale.

3. Slijedi sljedeće: Ima li laser rezač za metal?

Da, razni laserski rezali sustavi su dizajnirani posebno za proizvodnju metala. Industrijski laserski sustavi od vlaknenih lasera proizvođača poput TRUMPF-a, Bystronic-a i AMADA-e upravljaju proizvodnim volumenima s razinama snage od 1-20+ kW. Srednji razred sustava cijena između $ 50,000-$ 150,000 odijelo radnje obradu različitih narudžbi. Računarski CNC laserski rezači koji počinju oko 5.000 dolara rade za izradu prototipa i proizvodnju malih serija. Ovi sustavi režu nehrđajući čelik, blagi čelik, aluminij, bakar, mesing i titan s preciznim tolerancijama od ± 0,001 inča.

4. - Što? Koliko košta metalno lasersko rezanje?

Lasersko sečenje čelika obično košta 13 do 20 dolara na sat za sam proces sečenja. Međutim, ukupne troškove vlasništva za opremu su znatne. Za pet godina, TCO laserske rezalne mašine može doseći gotovo četiri puta veću cijenu od početne kupnje. Radni troškovi uključuju struju, pomoćne pline (azot košta oko 2,50 dolara po ciklusu u usporedbi s 1 dolarom po satu za kisik) i potrošne stvari poput šoba i sočiva. U slučaju izravnog rezanja cijene variraju ovisno o debljini materijala, složenosti i zapremini, a konkurentne cijene dostupne su od proizvođača s IATF 16949 sertifikatom koji nude 12 sati obrate.

- Pet. Koja je sigurnosna oprema potrebna za lasersko rezanje?

Industrijski laserski rezači uređaji su klase 4 koji zahtijevaju sveobuhvatne sigurnosne mjere. Osnovna oprema uključuje naočale za sigurnost lasera specifične za valnu dužinu prilagođene vašem tipu lasera (1064 nm za vlakna, 10,600 nm za CO2), zatvorena radna područja s imenovanim laserskim zavjesima i sustave za ekstrakciju dima veličine za vaš volumen rezanja. Rezanje metala oslobađa otrovne tvari uključujući olovo, kadmijum i heksovalentni hrom. Galvanizirani čelik oslobađa cink oksid, što uzrokuje metalnu dimnu groznicu. Operatori trebaju dokumentiranu obuku, a objekti zahtijevaju gašenje požara za metalne požare, hitno zaustavljanje i kontrolirani pristup tijekom rada.