Lazeris metalo pjaustymui: skaidros, CO2 ir diodų dvikova

Suprasti lazerinę technologiją metalo pjaustymui

Įsivaizduokite, kaip pjautomėte plieną lyg sviestą. Tai nėra mokslinė fantastika – tai šiuolaikinio metalo apdirbimo kasdienybė. Lazeris, skirtas metalui pjaustyti, iš esmės pakeitė tai, kaip pramonės šakos nuo automobilių gamybos iki aviacijos formuoja žaliavas į tiksliai pagamintus komponentus. Tai, kas anksčiau reikalavo valandas trunkančio mechaninio pjovimo ir išsamios apdailos, dabar užtrunka kelias minutes, paliekant švaresnius kraštus ir beveik visiškai pašalinant medžiagos šukeles.

Tačiau kaip susikoncentruota šviesa gali perkirsti tokį atsparų medžiagą kaip plienas ar aliuminis? Panagrinėkime šią nepaprastą technologiją ir supraskime, kuri lazerinė sistema geriausiai atitiktų jūsų metalo apdirbimo poreikius.

Kaip susitelkusi šviesa keičia metalo apdirbimą

Pagrindinis metalą pjaunančio lazerio naudojimas apima netikėtai elegantišką procesą. Labai susikoncentravęs koherentinės šviesos spindulys perduoda intensyvią energiją tiksliai nustatytam taškui ant metalo paviršiaus. Ši susikoncentruota energija greitai įkaista medžiagą virš jos lydymosi arba garinimosi taško, efektyviai atskirdama ją iдilgai iš anksto nustatyto kelio.

Pačias žodis „lazeris“ atskleidžia pagrindinę fiziką: Šviesos stiprinimas stimuliuota spinduliuote . Kai tai išskaidoma, matomas procesas, kuriame įprasta šviesa stiprinama iki nepaprastai galingos. Rezultatas? Spindulys, gebantis pasiekti galios tankį, viršijantį 1 MW/cm² – pakankamai galingą, kad pjautų medžiagas, kurios būtų iššūkis bet kuriam mechaniniam įrankiui.

Kodėl lazerinis metalo pjaustymo įrenginys yra toks veiksmingas būtent metalo pjaustymui? Trys dalykai vyksta labai greita seka:

• Energijos sugertis: Metalo paviršius sugeria lazerio fotoninę energiją židinio taške
• Fazės transformacija: Ši sugertoji energija virsta šiluma, kuri padidina temperatūrą virš lydymosi arba garavimo slenksčių
• Medžiagos išmetimas: Lydyta arba surūkinta medžiaga išstumiama iš pjaunamos zonos, dažnai su pagalba slėgio dujų

Šis terminis atskyrimo procesas vyksta neįtikėtinai greitai ir tiksliai , todėl jis puikiai tinka viskam – nuo sudėtingų elektroninių komponentų iki sunkių konstrukcinių detalių.

Tikslios metalo pjaustymo mokslinės pagrindai

Kuo koherentinė lazerio spindulys skiriasi nuo įprasto šviesos? Įsivaizduokite taip: įprasta šviesa sklinda į visas puses, kaip bangos nuo kelių akmenų, mėtomų į ežerą. Koherentinė lazerio šviesa, tačiau, juda absoliučiai sinchroniškai – visos bangos išlygintos, judančios kartu ir išlaikančios fokusą dideliais atstumais.

Būtent ši koherentiškumas leidžia lazerinėms sistemoms koncentruoti milžinišką energiją taškuose, kurių skersmuo vos 0,1–0,3 mm. Šiuolaikinio pjovimo galvutės fokusavimo lęšis paima stiprinamąjį spindulį ir sutelkia jį į nepaprastai mažą tašką, sukurdamas tokį intensyvumą, kuris akimirksniu gali pavirsti kietą metalą į skystį ar garus.

Šiuolaikinės lazerinės pjovimo sistemos gali pasiekti tikslumą iki 0,008 mm – maždaug dešimtąją žmogaus plauko storio dalį – leisdamos tolerancijas, kurių mechaniniai pjovimo metodai paprasčiausiai negali pasiekti.

Lazerio bangos ilgis taip pat turi svarbų vaidmenį metalo pjovimo veiksmingumui. Skirtingi bangos ilgiai su medžiagomis sąveikauja skirtingai. Kaip pamatysite toliau aprašytose dalyse, pluoštų lazeriai, veikiantys apie 1 mikrometrą, gerokai efektyviau sugeria metaluose nei ilgesni bangos ilgiai, kuriuos gamina CO2 sistemos. Šis pagrindinis fizikos principas lemia didžiąją dalį diskusijų tarp pluoštų ir CO2 sistemų rinkoje šiandien.

Šiame vadove jūs nuo šių pagrindinių sąvokų pereisite prie praktinių sprendimų priėmimo sistemų. Mes išsamiai palyginsime pluošto, CO2 ir tiesioginio diodo technologijas. Sužinosite, kaip medžiagos tipas ir storis lemia reikiamą galingumą, kodėl pagalbiniai dujos labai paveikia pjaunamo paviršiaus kokybę ir kaip spręsti dažnas problemas. Jūsų žinias užbaigs saugos aspektai, įrangos atrankos kriterijai bei darbo eigos integravimas.

Laikykite tai neutraliu pardavėjų nepriklausomu maršrutu – ar jūs tik svarstote pirmosios lazerinės sistemos įsigijimą, ar vertinate atnaujinimą, rasite pakankamai techninės informacijos, kad galėtumėte priimti pagrįstus sprendimus, be reklaminio slaptumo.

Pluošto, CO2 ir Tiesioginio Diodo Lazerių Palyginimas

Dabar, kai suprantate, kaip sutelkta šviesa keičia metalą, akivaizdus kitas klausimas: kurią lazerio rūšį iš tikrųjų turėtumėte naudoti? Ne visi lazeriai yra vienodi, ypač kalbant apie pluošto lazerio metalo pjaustymą. Šiuo metu rinkoje dominuoja trys skirtingos technologijos – pluošto lazeriai, CO2 lazeriai ir tiesioginiai diodiniai lazeriai – kiekvienas su unikaliomis savybėmis, kurios juos pritaiko skirtingoms aplikacijoms.

Panagrinėkime mokslą, slypintį už kiekvienos technologijos, ir sužinokime, kodėl pluošto lazeriai tapo pagrindiniu pasirinkimu metalo apdirbimui .

Pluošto lazeriai ir kodėl jie dominuoja metalo pjaustyme

Ar kada nors domėjotės, kas daro pluošto lazerio pjaustymo įrenginį tokį veiksmingą pjauti plieną? Paslaptis slypi retųjų žemių elementuose – konkrečiai itrbiume (Yb). Šie elementai yra „legiruojami“ optinių pluoštų branduoliuose, sukuriant stiprinimo terpę, kuri generuoja lazerio šviesą maždaug 1,06 mikrometro (1064 nanometrai) ilgio bangomis.

Štai kaip veikia šis procesas:

• Šviesos siurbimas: Puslaidininkių lazeriniai diodai siurbia energiją į Yb-leguotą optinį pluoštą
• Jonų sužadinimas: Siurbiama šviesa sužadina iterbio jonus pluošto šerdyje
• Fotonų emisija: Sužadinti jonai išsiskiria ir skleidžia artimąsias infraraudonąsias bangas
• Stimuliuota stiprinimas: Šie fotonai paskatina daugiau jonų išleisti identiškus fotonus, sukuriant lazerinio spinduliavimo efektą

Kodėl tai svarbu metalo pjaustymui? Ši 1,06 mikronų bangos ilgis yra nepaprastai gerai sugeriamas metalų. Tyrimų duomenimis iš Laser Photonics , aliuminis sugeria septynis kartus daugiau spinduliavimo iš pluoštinio lazerio nei iš CO2 lazerio. Ši geresnė sugertis tiesiogiai lemia aukštesnę pjaustymo efektyvumą.

Privalumai nesibaigia čia. CNC šviesos skaidos (lazeris) gali sutelkti spindulį į tašką, maždaug 10 kartų mažesnį nei CO2 lazeris, taip sukuriant žymiai didesnę galios tankį pjovimo vietoje. Tai reiškia greitesnius pjaustymo procesus, siauresnius pjūvius ir išskirtinį tikslumą plonoms medžiagoms.

Galbūt įtikinamiausias faktorius yra energijos naudojimo efektyvumas. Šviesos skaidos lazeris gali paversti iki 42 % elektros energijos į lazerinę šviesą, palyginti su tik 10–20 % CO2 sistemų atveju. Praktiškai tai reiškia, kad šviesos skaidos lazeriai sunaudoja apie trečdalį mažiau energijos nei CO2 lazeriai atlikdami lygiavertes pjovimo užduotis – skirtumas, kuris gamybos aplinkose greitai kaupiasi.

CO2 ir šviesos skaidos technologijų kompromisai

Jeigu šviesos skaidos lazeriai tokie efektyvūs metalo pjaustyme, kodėl vis dar egzistuoja CO2 lazeriai? Atsakymas slypi bangos ilgyje ir medžiagų suderinamumo klausimu.

CO2 lazeriai kaip skleidžiamąją terpę naudoja anglies dioksido dujas (sumaišytas su azotu, heliu ir kitomis dujomis), gaminančios tolimosios infraraudonosios šviesos spindulius 10,6 mikrometrų bangos ilgyje. Šis ilgesnis bangos ilgis labai skirtingai sąveikauja su medžiagomis nei pluošto lazerių bangos ilgiai.

Pjovimo metalus atžvilgiu fizika veikia prieš CO2. 10,6 mikrometro bangos ilgis pasižymi dideliu atspindžiu nuo metalinių paviršių – šviesa atsispindi, o ne sugeria. Nors įkaista metalai praranda dalį savo atspindžio, CO2 lazeris tiesiog negali prilygti pluošto lazerio pjovimo metalą efektyvumui esant tokiai pačiai galiai.

Tačiau ten, kur pluošto lazeriams kyla sunkumų, CO2 lazeriai puikiai veikia. Ne-metalinės medžiagos, tokios kaip mediena, akrilas, stiklas, odos dirbiniai ir keramika, efektyviai sugeria 10,6 mikrometro bangos ilgį. Dirbtuvėms, dirbantioms su įvairiomis medžiagų rūšimis, CO2 sistemos siūlo platesnę universalumą – tik ne metalui pjauti skirtoms operacijoms.

Kitas dalykas, į kurį reikia atsižvelgti, yra spindulio tiekimas. CO2 lazerio spinduliai negali keliauti per šviesolaidžius; jiems reikalingos standžios veidrodinės sistemos, kad nukreiptų spindulį iš šaltinio į pjaunamąją galvutę. Tai riboja įrangos dizaino lankstumą ir padaro neįmanoma naudoti rankinės aparatūros. Skirtingai nuo jų, šviesolaidiniai lazeriai naudoja lankstius šviesolaidžius, kurie leidžia sukurti kompaktiškesnius konstrukcinius sprendimus ir netgi nešiojamus rankinius vienetus.

Tiesioginių diodų lazerių plėtra

Tiesioginiai diodų lazeriai (DDL) atstovauja naujausią pasaulį metalo pjaustymo technologijoje. Skirtingai nei šviesolaidiniai lazeriai, kurie naudoja diodus tik energijai siurbti į legiruotą šviesolaidį, DDL visiškai pašalina tarpininką – patys lazeriniai diodai sukuria pjaunantįjį spindulį.

Pagal Westway Machinery , DDL technologija veikia taip, kad šviesa iš kelių emiterių praeina per transformacinę objektyvą, o po to sutelkiama per sklaidantį elementą. Rezultatas – sutapdintas spindulys su siauru bangos ilgių spektru.

Jau daugelį metų DDL buvo ribojami galia, mažesne nei 2 000 vatų, dėl ko buvo apribotas jų pramoninis taikymas. Šiandien gamintojai, tokie kaip Mazak Optonics, siūlo DDL sistemas, viršijančias 8 000 vatų galią – pakankamai galingas rimtiems metalo pjaustymo darbams. Šios sistemos pasižymi dar didesniu energijos išnaudojimo efektyvumu ir žemesniais eksploatacijos kaštus per visą jų naudojimo laiką.

Nors DDL technologija vis dar tobulėja, ji suteikia kraštų kokybę, kurios kol kas neįmanoma pasiekti naudojant tradicinius lazerinio pjaustymo metodus, ypač storesnėms medžiagoms.

Charakteristika	Skaidulinis lazeris	CO2 lasers	Tiesioginis diodinis lazeris
Bangos ilgis	1,06 µm (1064 nm)	10,6 µm	0,9–1,0 µm (kinta)
Energijos našumas	Iki 42 % energijos išnaudojimo efektyvumo	10–20 % energijos išnaudojimo efektyvumo	Aukštesnis nei šviesolaidžio lazeriams
Metalų suderinamumas	Puikus—aukštas metalų sugeriamumas	Prastas—aukštas atspindėjimas sukelia problemas	Puikus daugumai metalų
Techninės priežiūros reikalavimai	Žemas—puslaidininkinė konstrukcija, nereikia dujų papildymo	Aukštesnis—reikia dujų papildymo, veidrodžių derinimo	Žemiausias—supaprastinta optinė trajektorija
Tipinės taikymo sritys	Metalų pjaustymas, ženklinimas, suvirinimas	Nemetalai, plastikai, medis, stiklas	Metalų pjaustymas, greitas lakštų apdorojimas
Spindulio tiekimas	Lankstus optinio pluošto kabelis	Standžios veidrodžių sistemos	Lankstus optinio pluošto kabelis
Kainų diapazonas	Vidutinis iki aukšto	Žemas iki vidutinio	Aukštas (technologija dar tobulėja)

Kurią technologiją turėtumėte pasirinkti? Skirtoms metalo pjaustymo operacijoms šviesos skaidulės lazerio pjaustymo technologija siūlo geriausią efektyvumo, tikslumo ir eksploatacijos sąnaudų derinį. CO2 sistemos turi prasmės tik tuo atveju, jei jūsų darbo eiga apima didelį ne metalinių medžiagų apdorojimą. Tiesioginiai diodiniai lazeriai verti dėmesio – ir potencialiai verti investicijų – jei dirbate pačiame technologijų aukščiausia riba ir galite prisiimti didesnes pradines išlaidas ilgalaikiam našumui padidinti.

Šių pagrindinių technologijų skirtumų supratimas paruošia pagrindą kitam svarbiausiam klausimui: kokio galingumo ir galimybių jums reikia konkrečioms jūsų metalų rūšims ir storiams?

Metalų rūšys ir storio gebos

Taigi jūs pasirinkote šviesos lazerinę technologiją metalo pjaustymui. Dabar kyla praktinis klausimas, su kuriuo susiduria kiekvienas gamintojas: kiek galios jums iš tikrųjų reikia? Atsakymas visiškai priklauso nuo to, ką ir kokio storio pjoviate.

Galvokite apie lazerio galią kaip apie automobilio variklio galios kilmę. Kompaktiškas automobilis puikiai tinka miesto važinėjimui, tačiau sunkvežimiu jūs nepaversite sunkiųjų įrenginių. Panašiai, 1,5 kW lazeris puikiai susitvarko su plonais lakštais, tačiau susiduria su sunkumais pjauti storesnę plokštę. Suprasdami šią santykį tarp galios, medžiagos ir storio, efektyviai skiriamasi nuo neefektyvių operacijų.

Panagrinkime išsamiai kiekvieną pagrindinį metalo tipą ir aptarkime, kodėl paviršiaus paruošimas svarbus daug labiau, nei daugelis mano.

Reikiamos galios reikalavimai pagal metalo tipą ir storį

Skirtingi metalai po lazerio spinduliu elgiasi labai skirtingai. Jų lydymosi temperatūros, šiluminė laidumas ir atspindys visi lemia, kiek galios jums reikia. Pagal DW Laser storio lentelę , štai ko galite tikėtis iš šiuolaikinių šviesos pluošto pjovimo sistemų:

Mild steel lieka lengviausias metalas, kurį galima pjaustyti lazeriu. Jo santykinai žema atspindžio geba ir nuspėjamas šiluminis elgesys daro jį palankų operatoriams. 1,5 kW galingumo metalo lazerinio pjovimo įrenginys gali supjaustyti mažangrūdį plieną iki apie 10 mm storio, o 6 kW sistema – iki 25 mm. Daugumai lakštinio metalo pjovimo įrankių taikymų, susijusių su mažangrūdžiu plienu, vidutinio galingumo sistemos užtikrina puikius rezultatus neperkraudamos biudžeto.

Nerūdantis plienas reikalauja šiek tiek daugiau apmąstymo. Chromas, esantis jo sudėtyje, sukuria apsauginį oksidinį sluoksnį, kuris turi įtakos energijos sugerimui. Pagal Xometry nerūdijančio plieno pjaustymo vadovą, lazerinis pjaustymas siūlo aiškius privalumus nerūdijančiam plienui – jis sumažina paviršiaus kietėjimo riziką ir sukelia minimalias šilumos paveiktas zonas. Laukitės, kad su sistemomis nuo 1,5 iki 4 kW būtų galima pjaustyti nerūdijantį plieną iki 20 mm storio, priklausomai nuo konkretaus lygio ir pageidaujamo krašto kokybės.

Aliuminis kelia unikalių iššūkių. Kai reikia efektyviai pjauti aliuminį lazeriu, tenka kovoti su jo aukšta šilumos laidumu ir atspindinčia paviršiumi. Medžiaga greitai pašalina šilumą iš pjaunamos vietos, todėl reikia daugiau galios, kad būtų išlaikyta pjaunamoji temperatūra. Lazerio pjaustymo mašinai pjauti aliuminį paprastai reikia 1,5–3 kW galios iki 12 mm storio medžiagoms. Aliuminio lazerinis pjaustymas taip pat reikalauja didesnių pjaustymo greičių, kad būtų išvengta pernelyg didelės šilumos kaupimosi, sukeliančios kraštų kokybės problemas.

Kviečių ir kitų rūšių —čia dalykai tampa įdomūs. Šios labai atspindinčios metalų rūšys anksčiau buvo laikomos beveik neįmanomomis pjauti lazeriu. Atspindžio lygis buvo toks aukštas, kad spindulys galėjo atšokti atgal ir galimai pažeisti lazerio šaltinį. Šią problemą iš esmės išsprendė šiuolaikiniai pluošto lazeriai, veikiantys 1,06 mikrometrų bangos ilgiu, nes metalai šį bangos ilgį sugerbia geriau nei ilgesnį CO2 bangos ilgį.

Vis dėlto varis ir plienas reikalauja atsargumo. Apdirbti iki 8 mm storio varį paprastai reikia 1,5–3 kW galios sistemų, o panašiomis sąlygomis varį galima apdirbti iki maždaug 6 mm storio. Svarbiausia yra naudoti skaidulinio lazerio technologiją ypač sukurtą šiems atspindintiems medžiagoms apdoroti – senesnės sistemos gali neturėti būtinų apsaugos funkcijų.

Titanas užima ypatingą kategoriją. Nepaisant to, kad titanas yra vienas stipriausių žemėje esančių metalų, jis palyginti gerai pjaunamas lazeriu. Dėl jo žemo šilumos laidumo šiluma telkiasi pjovimo vietoje, o ne sklinda tolyn. Koks niuansas? Titanas aukštoje temperatūroje labai reaktyvus ir norint išvengti oksidacijos bei išlaikyti medžiagos vientisumą, būtinas inertinio dujų skydas (paprastai argonas).

Metalo tipas	Maksimalus storis (mm)	Rekomenduojamas galios diapazonas (kW)	Pagrindiniai dalykai verta atsižvelgti
Mild steel	Iki 25	1,5 – 6	Labiausiai pakantus; puiki pjovimo kokybė
Nerūdantis plienas	Iki 20	1,5 – 4	Galimas minimalus šilumos veikiamoji zona
Aliuminis	Iki 12	1,5 – 3	Didelis atspindėjimas; reikia didelių greičių
Vangas	Iki 8	1,5 – 3	Atspindi; reikalingas skaidulinis lazeris
Varpas	Iki 6	1,5 – 3	Labiausiai atspindi; reikia didesnės galios
Titanas	Iki 10	1,5 – 3	Reikalinga inertinio dujų apsauga

Pastebėjote modelį? storesnėms medžiagoms visada reikia daugiau energijos. Tačiau tai nėra tiesinė priklausomybė – dvigubai padidinus storį, dėl energijos nuostolių pjūvyje paprastai reikia daugiau nei dvigubai padidinti galią. Dėl to plieno lakštų pjaustyklė, skirta 10 mm minkštam plienui, negalės tiesiog pjaustyti 20 mm storio lakšto per pusę lėtesniu greičiu.

Paviršiaus paruošimas optimaliam pjaustymo kokybei

Štai kas daugelis operatorių sužino sunkiu būdu: paviršiaus būklė taip pat stipriai veikia pjaustymo kokybę kaip ir galios nustatymai. Galite turėti idealų galingumo ir storio santykį, tačiau užterštas medžiaga vis tiek duos prastų rezultatų.

Kodėl taip atsitinka? Užteršimai ant metalinio paviršiaus sąveikauja su lazerio spinduliu dar prieš jam pasiekiant pagrindinę medžiagą. Aliejus netolygiai išgaruoja, rūdys sukelia nevienodą energijos sugerties lygį, o dengiamosios dangos gali išskirti kenksmingas garus, trikdydamos pjaustymo procesą.

Prieš lazerinį plieno ar kitų metalų pjaustymą įvertinkite ir pašalinkite šias dažnas paviršiaus problemas:

• Aliejaus ir tepalo užteršimas: Pašalinkite pjaustymo aliejus, tepalus ir rankų paliktus likučius naudodami tinkamus tirpiklius arba nužaliavimo priemones. Net pirštų atspaudai gali sukelti vietinius kokybės trūkumus tiksliajam pjaustyme. Prieš apdorojimą palikite pakankamai laiko išdžiūti.
• Rūdys ir paviršinė oksidacija: Lengvas paviršinis rūdėjimas dažniausiai išdega pjovimo metu, tačiau sukuria nevienodą kraštinės kokybę. Stiprus rūdėjimas arba prikibęs šlamas turi būti pašalinamas mechaniniu būdu arba cheminio apdorojimo būdu. Pjovimas per rūdą lazeriu taip pat sunaudoja daugiau energijos nei švaraus medžiagų pjovimas.
• Lietavos oksidų sluoksnis: Ši mėlynai juoda oksidinė sluoksnis ant karštai valcuoto plieno skirtingai nei pagrindinė metalo dalis veikia lazerio sugerties savybes. Svarbiems taikymams prieš pjovimą reikia pašalinti valcavimo šlamą. Nesvarbiems darbams galima šiek tiek padidinti galingumą kompensacijai.
• Apsaugos plėvelės ir danga: Popierinės arba plastikinės apsaugos plėvelės paprastai gali likti pjovimo metu – jos dažnai pagerina pjūvio krašto kokybę, neleisdamos prilipti ištryškimui. Tačiau dažytus arba milteliniais dažais padengtus paviršius reikia atidžiai įvertinti. Kai kurios dangos garuodamos išskiria nuodingus garus.
• Drėgmė ir kondensatas: Vanduo ant metalo paviršių sukelia sprogstamąjį garavimą pjovimo metu, dėl ko atsiranda apkibai ir bloga pjūvio kraštų kokybė. Užtikrinkite, kad medžiagos būtų prisitaikę prie gamyklos temperatūros prieš apdorojimą, ypač perkeldamos medžiagą iš šaltos saugojimo vietos.

Iš esmės? Švarios medžiagos – švaresni pjūviai. Keletas minučių, skirtų paviršiaus paruošimui, dažnai sutaupo valandas darbo, reikalingo perdarymui arba išmetamų detalių. Gamybos aplinkose nustatytos pristatomų medžiagų standartai pašalina spėliojimus ir užtikrina nuoseklią rezultatų kokybę kiekviename darbe.

Žinoma, net tobulas medžiagų paruošimas nepadedės, jei naudojamas netinkamas pagalbinis dujas. Kita antraštė atskleidžia, kaip jūsų pasirinktos dujos stipriai veikia tiek pjūvio kokybę, tiek eksploatacijos išlaidas.

Kaip pagalbinės dujos veikia pjūvio kokybę

Jūs pasirinkote tinkamą lazerio technologiją ir pritaikėte galia pagal medžiagos storį. Dabar pereikime prie veiksnio, kurį daugelis gamintojų nepastebi – tačiau jis gali išspręsti arba sugadinti rezultatus. Per pjovimo galvutę tekantis dujas nėra skirtos tik šiukšlėms nuvaryti. Jos aktyviai dalyvauja metalo lazerio pjaustyme, esminiu būdu formuodamos pjūvio krašto kokybę, pjovimo greitį ir eksploatacijos išlaidas.

Įsivaizduokite pagalbines dujas kaip tylų partnerį kiekviename pjaunamame pjūvyje. Pasirinkite protingai, ir pasieksite švarius kraštus maksimaliu greičiu. Pasirinkite blogai, ir praleisite valandas apdorojant detalę po pjovimo arba visiškai ją išmesite.

Panagrinėkime, kaip deguonis, azotas ir suspaustas oras keičia metalo lazerio pjaustymo patirtį.

Deguonies pjovimas – greitis ir galia

Pjaunant anglinį plieną ar storesnes konstrukcines plokštes, deguonis suteikia neįtikėtiną naudą: jis iš tikrųjų padeda lazeriui atlikti darbą. Štai mokslinis paaiškinimas.

Kai lazerio spindulys įkaitina plieną iki jo užsidegimo taško (apie 1 000 °C), per antgalį tekantis deguonis inicijuoja egzoterminę reakciją. Plienas ne tik tirpsta – jis degti. Pagal Bodor pjaustymo dujų gairės , ši degimo reakcija reiškia, kad deguonis atlieka apie 60 procentų pjaustymo darbo, o likusius 40 procentų atlieka lazeris.

Ką tai praktiškai reiškia? Galite pjaustyti storesnį plieną naudodami mažesnę lazerio galia. Egzoterminė reakcija sukuria papildomą šilumą tiesiai pjaustymo zonoje, padidindama prasiskverbimo gylį. Gamintojams, dirbantiems su stora plokšte, tai reiškia žymiai padidėjusias galimybes be poreikio pereiti prie brangesnių aukštos galios sistemų.

Tačiau deguonies pjaustymas turi ir trūkumų. Būtent ta pati degimo reakcija sukuria geležies oksidą pjovimo kraštuose – tai matoma kaip aptemęs arba apsklidęs paviršius. Konstrukcijoms, kuriose detalės bus suvirintos, nudažytos arba paslėptos iš akių, šis oksidavimas yra visiškai priimtinas. Tačiau plieno lakšto lazeriniam pjaustymui, kai reikalingi nepriekaištingi kraštai ar nedelsiant atliekamas suvirinimas be valymo, deguonis tampa problema.

Deguoniui taip pat reikia atsargaus slėgio valdymo. Accurl išsami dujų gairė nurodo, kad plieno lazeriniam pjaustymui dažniausiai naudojamas deguonies slėgis nuo 3–10 Bar, storesniems medžiagoms (40 mm ir daugiau) reikia didesnio slėgio – apie 10 Bar ir srauto greičio arti 20–22 m³/val. Labai svarbi taip pat dujų grynumas – norint nuolatinės kokybės, rekomenduojamas deguonies grynumas ne mažesnis nei 99,97 %.

Azotas švariems pjūvio kraštams

Atrodo, kad deguoniui būdingi trūkumai? Būtent todėl azotas dominuoja nerūdijančio plieno ir aliuminio pjaustyme.

Azotas yra inertinis dujų rūšis – jis chemiškai nereaguoja su pjaunamu metalu. Vietoj degimo, azoto pjaustyme naudojama tik lazerio šiluminė energija medžiagai ištirpinti, o po to aukšto slėgio dujų srove fiziškai pašalinamas išpjovos vietoje susidaręs lydymas. Rezultatas? Švytriai, be oksidų kraštai, kurie atrodo beveik kaip poliruoti.

Pagal FINCM dujų parinkimo vadovas , azotas yra pageidautinas pasirinkimas nerūdijančiam plienui, aliuminiui ir aukštos kokybės matomoms detalėms, kur svarbus estetinis išvaizda. Papildomo šlifavimo ar kirpimo nereikia. Detalės gali būti tiesiogiai siunčiamos dažymui, suvirinimui ar surinkimui be papildomo kraštų paruošimo.

Kas yra problema? Azotui reikia žymiai didesnio slėgio ir srauto greičio nei deguoniui. Numatykite darbinį slėgį tarp 15–30 bar (maždaug 217–435 psi) ir srauto greitį nuo 50 iki 150 kubinių metrų per valandą, priklausomai nuo medžiagos storio. Tai labai padidina dujų suvartojimą ir eksploatacijos išlaidas – pjovimas azotu gali kainuoti apie 2,50 USD už tipišką tiekimo ciklą, palyginti su maždaug 1 USD per valandą deguonimi tam tikrose storio ribose.

Azoto grynumo reikalavimai yra dar griežtesni. Taikymuose, kuriuose briaunos spalva yra kritinė, pvz., aviacijos ar medicinos komponentuose, azoto grynumas gali pasiekti 99,99 % ar net 99,999 %. Net nedidelis grynumo sumažėjimas įneša teršalų, kurie sukelia nuspalvinimą.

Nepaisant didesnių išlaidų, azotas dažnai bendrai tampa ekonomiškesnis metalinių lakštų lazerinei pjaustyme, kai reikalingas aukštos kokybės paviršius. Papildomo apdorojimo darbo eliminavimas dažnai kompensuoja padidėjusias dujų išlaidas.

Suslėgtas oras: biudžetine alternatyva

O kas, jei jūsų taikymui nereikia tobulų kraštų, bet vis tiek reikia pakenčiamos kokybės minimaliomis sąnaudomis? Į pokalbį įsitraukia suslėgtas oras.

Suskystintas oras sudaro maždaug 78 % azoto ir 21 % deguonies – iš esmės tai yra iš anksto sumaišytas kompromisas tarp dviejų specialiųjų dujų. Jis generuojamas vietoje naudojant standartinius dirbtuvių kompresorius, todėl nebegaunami balionų pirkimai, saugojimo reikalavimai ir pristatymo logistika.

Ploniems iki vidutinio storio medžiagoms (iki maždaug 6 mm) suspaustas oras suteikia priimtinus rezultatus aliuminiui, cinkuotam plienui ir bendram gamybos darbui. Deguonies kiekis sukelia dalinį oksidaciją – matysite pilkšvus kraštus, o ne ryškų paviršių, kurį sukuria azotas, – tačiau nestipriai apkrautoms aplikacijoms šis kompromisas yra visiškai pagrįstas.

Tačiau suslėgto oro pjaustymas reikalauja dėmesio orui. Drėgmė, aliejus ir dalelės suslėgtame ore gali užteršti lazerio optiką, sukeldami lęšių pažeidimus arba spindulio iškraipymą. Būtini tinkami orų džiovinimo ir filtravimo įrenginiai. Gali prireikti taip pat slėgio stiprintuvų, kad būtų pasiekta 150–200 psi riba, reikalinga veiksmingam pjaustymui.

Pagalbinis dujos	Suderinami metalai	Briaunos kokybė	Iškirimo greitis	Eksploatacijos kaina	Geriausi taikymo atvejai
Deguonis (O₂)	Anglinis plienas, minkštas plienas, konstrukcinis plienas	Oksiduotas (tamsus/su oksidų sluoksniu)	Greita storam medžiagai	Žema (~1 USD/val. tipiškai)	Konstrukciniai darbai, sunkios plokštės, detalių suvirinimui
Azotas (N₂)	Nerūdijantis plienas, aliuminis, cinkuotas plienas, aukštos kokybės detalės	Šviesus, be oksidų	Lėtesnis storesniuose lakštuose	Aukštesnis (~2,50 USD/ciklas tipiškai)	Matomos detalės, tikslumo komponentai, maisto/medicinos įranga
Suslėgtas oras	Aliuminis, cinkuotas plienas, plonos medžiagos	Vidutinis (galimi pilkšvi kraštai)	Tinkamas plonoms-vidutinėms medžiagoms	Žemiausias (tik elektra)	Bendroji gamyba, kainą lemiantys projektai, prototipavimas

Slėgis ir grynumas: Paslėpti kintamieji

Teisingo dujų tipo pasirinkimas yra tik pusė lygties. Labai svarbu, kaip tiekiamos šios dujos.

Dujų slėgis turi atitikti medžiagos storį ir tipą. Per mažas slėgis nepašalina išpjovimo tirpalo iš pjūvio, dėl ko apatinėje pusėje kaupiasi lašai. Per didelis slėgis gali netolygiai išpūsti lydalą, sukuriant nelygius kraštus. Pjaunant azotu, slėgis gali reikėti koreguoti nuo 15 Bar plonoms plokštėms iki 30 Bar storesnėms sekcijoms.

Grynumas tiesiogiai veikia vientisumą. Kritimas nuo 99,97 % iki 99,95 % deguonies grynumo gali atrodyti nežymus popieriuje, tačiau tai pastebimai gali sumažinti pjaustymo greitį plonoms metalinėms medžiagoms. Azotui net menkiausias deguonies užterštumas sukelia kraštų nuspalvinimą, kas iš esmės panaikina inertinių dujų naudojimo prasmę.

Galiausiai, pjovimo metu išlaikykite stabilų tiekimo slėgį. Kintamumas sukelia nevienodą pjūvio kokybę – tai matyti kaip kraštų būklės skirtumai vieno pjūvio kelyje. Didelėms gamybos apimtims, investicijos į vietinius azoto generatorius arba didelės talpos saugojimo sistemas visiškai pašalina riziką dėl slėgio kritimo.

Pasirinkę tinkamus dujų tipus ir nustatę tiekimo parametrus, jūs optimizavote vieną svarbiausių kintamųjų savo pjovimo procese. Tačiau kaip lazerinė pjovimo technologija atlaiko konkurenciją su kitomis metalų skirstymo metodikomis? Kitame skyriuje lazerinė technologija palyginama su plazmine, vandens srove ir mechanine pjovimu, kad būtų parodyta, kur kiekviena iš šių metodikų tikrai pranašauja.

Lazerinė pjovimas vs plazminė, vandens srovės ir mechaninės metodikos

Jūs įvaldėte pagrindinius lazerinės technologijos principus, supratote energijos reikalavimus ir optimizavote pagalbinio dujų parinkimą. Tačiau kyla klausimas: ar lazeris iš tiesų tinka kiekvienam darbui? Atviras atsakymas – ne. Skirtingos pjaustymo technologijos puikiai tinka skirtingoms situacijoms, o protingiausi gamybos cechai tiksliai žino, kada naudoti kiekvieną iš jų.

Pažvelkime į lazerinį pjaustymą objektyviai palyginus jį su plazmos pjaustymu, vandens srove pjaustymu ir mechaniniais metodais. Šių skirtumų supratimas padeda priimti informuotus sprendimus – ar jūs plėtojate vidines galimybes, ar vertinate išorės paslaugas.

Kada labiau tinka plazmos pjaustymas

Jei pjaunate storesnes plieno plokštes ir svarbus biudžetas, plazmos pjaustymas nusipelnė rimto dėmesio. Plazmos pjaustyklė naudoja greitinamą jonizuotų dujų srovę, kurios temperatūra gali pasiekti iki 45 000 °F (25 000 °C), kad išlydytų elektro laidžias metalines medžiagas. Pagal StarLab CNC išsamiąją gairę , šiuolaikiniai CNC plazmos stalai puikiai tinka pjauti medžiagas, kurios yra nuo 0,018" iki 2" storio – kai kurios sistemos gali pjaustyti net storesnę plokštę.

Kur plazma tikrai pranoksta? Greitis pjovimo vidutinio ir storo storio medžiagoms. Aukštos galios plazmos sistema gali pjaustyti 1/2" standartinį plieną greičiu, viršijančiu 100 colių per minutę – žymiai greičiau nei lazeris to paties storio medžiagai. Šis greičio pranašumas tiesiogiai lemia didesnį gamybos apimtį ir greitesnį užsakymų įvykdymą.

Kaina yra dar vienas svarbus argumentas. Pagal Wurth Machinery palyginimą , visiškai paruoštas CNC plazmos stalas kainuoja apie 90 000 JAV dolerių, lyginant su daug didesniais investicijais į panašias lazerines sistemas. Taip pat žemesnės yra ir eksploatacijos išlaidos – plazmos pjaustymas siūlo mažiausias išlaidas vienam pjaustymo colio ilgiui tarp visų šiluminių pjaustymo metodų. Jei turite konstrukcinio plieno gamyklą ar sunkiąją įrangą gaminančią įmonę, jūsų poreikiams tinkamiausias plazmos pjaustytuvas gali būti pelningesnis nei lazeris.

Tačiau plazmos pjaustymas turi apribojimų. Jis veikia tik laidžiose medžiagose – neįmanoma pjauti medžio, plastikų ar kompozitų. Kraštų kokybė, nors ir ženkliai patobulėjusi naudojant šiuolaikines aukštos raiškos sistemas, vis dar negali prilygti lazerio tikslumui plonose medžiagose. Šilumos paveiktos zonos yra didesnės, o sudėtingų geometrijų su aštriais vidaus kampais pasiekimas lieka sudėtingas.

Plazmos pjūklo pardavimui pasirinkimai svyruoja nuo nešiojamų plazmos pjūklo vienetų lauko darbams iki milžiniškų CNC plazmos stalų diegimų gamybos aplinkose. Technologija reikšmingai subrendo – šiuolaikinės sistemos konkuruoja su lazerio kokybe daugelyje storų medžiagų taikymų, išlaikydamos geresnes pjaustymo greitis.

Vandens sriegis: šaltojo pjovimo alternatyva

Kas nutinka, kai pati šiluma yra problema? Įžengia vandens srovės pjaustymas. Ši technologija naudoja aukšto slėgio vandens srovę – dažnai sumaišytą su abrazyvinėmis dalelėmis – siekiant išplauti medžiagą pagal programuojamą kelią. Veikdamos iki 90 000 PSI slėgiu, vandens srovės sistemos pjauna beveik bet kurią medžiagą, nekeldamos šilumos.

Šis „šaltojo pjaustymo“ bruožas daro vandens srovę nepakeičiama šilumai jautriose aplikacijose. Nėra šilumos paveiktų zonų. Nėra medžiagos sukietėjimo. Nėra išlinkimo plonuose ar delikatesniuose detalių elementuose. Oro erdvės komponentams, termiškai apdorotoms medžiagoms ar bet kam, kur šiluminis iškraipymas sukeltų atmetimą, vandens srovės pjaustymas suteikia tai, ko terminės pjaustymo priemonės paprasčiausiai negali.

Medžiagų įvairovė neturi lygių. Tuo tarpu kai lazerinės ir plazmos technologijos apribotos tam tikromis medžiagų rūšimis, srovėlės vandens pjovimo technologija puikiai susidoroja su metalais, akmenimis, stiklu, kompozitais, keramika, guma ir maisto produktais. Pagal Wurth Machinery pateiktus pramonės prognozes, vandens srovės pjovimo rinka sparčiai auga – numatoma, kad iki 2034 m. ji viršys 2,39 mlrd. JAV dolerių – šį augimą labiaž dalies skatina būtent ši technologijos universalumas.

Kokie trūkumai? Greitis ir kaina. Vandens srovės pjovimo sistemos veikia lėčiausiai palyginti su kitomis pjovimo technologijomis, paprastai 5–20 colių per minutę, priklausomai nuo medžiagos storio ir rūšies. Pradinės investicijos yra didelės – apie 195 000 JAV dolerių sistemoms, palyginamoms su 90 000 JAV dolerių kainuojančia plazmine sistema. Nuolatinės išlaidos apima abrazyvinės medžiagos sunaudojimą, kuris žymiai padidina vieno pėdos pjovimo išlaidas.

Mechaninis pjovimas: didelės apimties darbų darbininkas

Kartais seniausia technologija išlieka geriausias pasirinkimas. Mechaniniai pjaustymo metodai – pjovimas, skylų gręžimas ir žymėjimas – dominuoja didelės apimties gamyboje, kai reikia paprastų formų. Šie procesai naudoja fizinę jėgą, o ne šiluminį ar abrazyvų medžiagos šalinimą.

Kodėl pasirinkti mechaninį būdą vietoj lazerio? Grynai dėl greičio kartojamose detalėse. Skylų gręžimo presas gali pagaminti šimtus identiškų skylių per minutę. Pjovimo įrenginys per kelias sekundes nupjauna tiesias linijas viso lakšto pločiu. Operacijoms, kurios gamina tūkstančius identiškų kablių, заготовok ar paprastų geometrinių formų, mechaniniai metodai užtikrina nepalenkiamai trumpiausius ciklus mažiausiomis sąnaudomis vienai detalei.

Apribojimai tampa akivaizdūs, kai geometrija sudėtingėja. Mechaninis pjaustymas reikalauja specialių įrankių kiekvienai formai – jų sukūrimas brangus, o naudojimas ribojamas tik tam tikru dizainu. Kreivės, sudėtingos išpjovos ir glaudžiai esantys elementai reikalauja kelių operacijų arba iš viso yra neįmanomi. Medžiagos storio galimybės taip pat ribojamos turimu tonųžvygiu.

Lazerio pjaustymo tikslumo privalumai

Taigi kur lazerio pjaustymas iš tikrųjų puikiausiai pasirodo? Tikslumas ir universalumas plonoms ir vidutinės storio medžiagoms su sudėtinga geometrija.

Pagal StarLab CNC analizę, šviesolaidiniai lazeriai dominuoja pjaukiant plonas medžiagas, pasiekiant itin didelius greičius lakšams storesniems nei 1/4". Susitelkęs spindulys sukuria labai tikslų pjaustymą su minimaliomis šilumos paveiktomis zonomis – idealu sudėtingiems dizainams, kuriuose šiluminis iškraipymas sukeltų problemas. Tolerancijos diapazone nuo ±0,001" iki ±0,005" pasiekti įprasta.

Sudėtingos geometrijos galimybės išskiria lazerį nuo plazmos ir mechaninių alternatyvų. Aštrūs vidaus kampai, mažos skylės (iki medžiagos storio), sudėtingi raštai ir glaudžiai esantys elementai, kuriuos būtų sunku ar neįmanoma atlikti kitomis metodais, lazeriu atliekami kasdien. Nereikia keisti įrankių – tiesiog įkelkite naują programą ir pradėkite pjaustyti.

Ypač verta paminėti minimali šilumos paveikta zona. Nors tiek lazeris, tiek plazma yra terminio pjaustymo procesai, lazerio labai susitelkęs spindulys šilumą koncentruoja žymiai mažesnėje erdvėje. Medžiagos savybės lieka beveik nepakitę tik milimetrais nutolus nuo pjūvio krašto – tai ypač svarbu taikant tolesnį suvirinimą, formavimą arba termoapdorojimą.

Technologijų palyginimas

Charakteristika	Lazerinis pjovimas	Plazminė girta	Vandens strūvio girta	Mechaninis pjovimas
Tikslumo tolerancija	±0,001" iki ±0,005"	±0,015" iki ±0,030"	±0,003" iki ±0,010"	±0,005″ iki ±0,015″
Medžiagos storio diapazonas	Iki ~1" (plienas); geriausia iki 1/4"	0,018" iki 2"+ (tik laidžiosioms metalams)	Iki 12"+ (bet kuri medžiaga)	Kinta priklausomai nuo mašinos galios
Šilumos paveiktas zonos	Minimali (labai susitelkęs spindulys)	Vidutinė iki didelės	Nėra (šaltasis pjaunamasis procesas)	Nėra (mechaninė jėga)
Eksploatacijos kaina	Vidutinė (dujos, elektros energija, sunaudojamos dalys)	Žemas (greičiausia kaina colio atžvilgiu)	Aukštas (abrazyvinių medžiagų suvartojimas)	Žema kaina vienam detalių elementui didelės apimties gamybai
Ideali taikymo sritis	Tikslūs detalės, sudėtingi dizainai, plonos-vidutinės plokštės	Konstrukcinis plienas, sunkios plokštės, didelės apimties storų medžiagų pjaustymas	Šilumai jautrios medžiagos, ekstremalus storis, ne metaliniai paviršiai	Didelės apimties paprasti formos, iškirpimas, skardos plovyba

Mišrus požiūris: kodėl riboti save?

Štai ką sėkmingos gamybos dirbtuvės jau suprato: geriausia pjaustymo technologija visiškai priklauso nuo konkrečios užduoties. Daugelis operacijų išlaiko kelias pjaustymo galimybes būtent todėl, kad nė viena atskira metodika negali optimaliai atlikti visko.

Tipinė mišri dirbtuvė gali naudoti lazerį tiksliai plokštės apdorojimui ir sudėtingoms geometrijoms, CNC plazmos pjaustytuvą konstrukciniam plienui ir storioms plokštėms, o mechaninį iškirpimą – didelės apimties paprastoms detalėms. Kai kurios prideda vandens srovės pjaustymo galimybę specialiai šilumai jautrioms ar egzotiškoms medžiagoms, kurias kitos technologijos negali apdoroti.

Šis daugiatechnologinis požiūris maksimaliai padidina lankstumą, tuo pačiu optimizuodamas kiekvienos srities kaštus. Vietoj to, kad visas užduotis veržti per vieną procesą, darbas nukreipiamas į tą metodą, kuris konkrečiai daliai siūlo geriausią kokybės, greičio ir ekonomiškumo derinį.

Net dirbtuvės, kurios negali sau leisti kelis vidinius sistemas, naudą gauna suprasdamos šiuos kompromisus. Žinant, kada storaplokštę reikia išnešti į plazmos apdorojimą, o šilumai jautrius darbus – į vandens srovės apdorojimo paslaugą, vietoj to, kad kovotų su neoptimaliais vidiniais rezultatais, dažnai pasiekiami geresni rezultatai mažesniais bendraisiais kaštais. Ar jūs ieškotumėte plazmos pjaustyklės, ar vertintumėte lazerio galimybes, technologijos pritaikymas konkrečiai paskirčiai lieka pagrindine taisykle.

Nustačius pjaunamosios technologijos pasirinkimą, kas nutinka, kai kyla problemų? Kita dalis nagrinėja trikčių šalinimo iššūkius, su kuriais galiausiai susiduria kiekvienas lazerio operatorius – nuo degimo žymių iki nepilnų pjūvių – ir pateikia sistemingus sprendimus, kad gamyba vėl būtų atkurta.

Dažniausių lazerio pjovimo problemų šalinimas

Net su idealiu įrangos pasirinkimu ir optimizuotais parametrais, kiekvienas lazerio operatorius galiausiai susiduria su kokybės problemomis. Detalės nuimamos nuo stalo su degimo žymėmis, apsvilimais, prilipusiais prie apačios kraštų, arba pjūviai tiesiog neprakerta medžiagos. Skamba pažįstamai? Šios problemos frustuoja tiek pradedančiuosius, tiek patyrusius specialistus – tačiau jų beveik visada galima išvengti, supratus pagrindines priežastis.

Gera žinia? Dauguma lazerio pjaustymo defektų atsiranda dėl kelių kintamųjų: galios, greičio, fokusavimo ir dujų padavimo. Pakoreguokite tinkamą parametrą, ir kokybė grįžta. Peržiūrėkime dažniausias problemas, su kuriomis susidursite naudodami bet kurį metalo lazerio pjaustymo įrenginį, bei sistemingus sprendimus, kurie grąžins gamybą į reikiama vėžes.

Pašalinkite degimo žymes ir šiluminį pažeidimą

Degimo žymės pasirodo kaip aptemę, nuspalvinti arba apdegę pjovimo kraštų plotai. Iš esmės tai yra šiluminis pažeidimas – požymis, kad per daug šilumos kaupiasi medžiagoje, kol ji nespėja išsisklaidyti. Pagal Boss Laser trikčių šalinimo vadovą , svarbu rasti tinkamą pusiausvyrą tarp lazerio galios ir pjaustymo greičio: „Galvokite apie tai kaip apie viryklės temperatūros reguliavimą – per aukšta, ir medžiaga sudegs; per žema, ir neįgraviruos tinkamai.“

Kai matote degimo žymes savo metalo lazerio pjaustymo įrenginyje projektams, sistemingai patikrinkite šias dažnias priežastis:

• Per lėtas pjaustymo greitis: Kai lazeris per ilgai užtrunka vienoje vietoje, šiluma kaupiasi greičiau, nei spėja išsisklaidyti. Didinkite padavimo greitį po 5–10 %, kol dings degimo žymės, tuo pačiu išlaikydami visišką prasiskverbimą.
• Per didelis galios nustatymas: Per didelė galia tiekia daugiau energijos, nei reikia pjaunant, o perteklinė energija virsta nereikalinga šiluma aplinkinėje medžiagoje. Palaipsniui mažinkite galią – jums tereikia tokios galios, kuri užtikrintų švarų pjaunamąjį pjūvį, ne daugiau.
• Netinkama fokusavimo pozicija: Išsifokusavęs spindulys skleidžia energiją didesniame plote, o ne koncentruoja pjovimo taške. Tai sukuria platesnę šilumos paveiktą zoną, nepagerinant prasiskverbimo. Patikrinkite, ar jūsų fokusavimo aukštis atitinka medžiagos storio specifikacijas.
• Per mažas pagalbinio dujų slėgis: Nepakankamas dujų srautas negeba efektyviai pašalinti išlydytos medžiagos iš pjovimo zonos. Dėl to medžiaga nusėda ir sudega ant gretimų paviršių. Patikrinkite slėgio nustatymus ir purkštuko būklę.
• Užteršti optiniai elementai: Nešvarios lęšės ar veidrodžiai sugeria ir sklaido spindulio energiją, mažindami pjaunamąją efektyvumą ir didindami šilumą kraštinėse. Optiką reguliariai valykite pagal gamintojo nurodymus.

Gamykite su ilgalaikiu šilumos pažeidimu, atsižvelkite į patį medžiagą. Kai kurie metalai – ypač aliuminis ir varis – tokie geri šilumos laidininkai, kad pjovimo metu gretimos sritys stipriai įkaista. Padėti gali didesnės greičiai ir mažesnė galios tankis, taip pat pakankamas aušinimo laikas tarp artimai esančių pjūvių tame pačiame detalyje.

Droso ir nepilnų pjūvių problemų sprendimas

Drosas – tai tvirtas, užkietėjęs metalas, prilipęs prie jūsų pjūvių apačios, – rodo, kad lydyta medžiaga netinkamai išstumiama iš pjūvio. Tai erzina, nes reikia papildomų operacijų ją šalinti, kas kiekvienai daliai prideda laiko ir sąnaudų.

Remiantis „Accurl“ išsamiu trikčių šalinimo vadovu, liekanų susidarymas dažnai atsiranda dėl pjaizdos parametrų netinkamo suderinimo ar nepakankamos pagalbinės dujų tiekimo. Kai jūsų metalo pjaizymo įrenginys gamina detalis su liekanų kaupimu, ištirkite šiuos veiksnius:

• Nepakankamas dujų slėgis: Pagrindinė pagalbinių dujų funkcija – išpūsti išlydytą metalą iš pjaizdos. Per mažas slėgis palieka medžiagą už nugaros. Didinkite slėgį sistemingai – azotu pjaunant dažnai reikia 15–30 bar slėgio, kad būtų pasiekiamas švarus rezultatas.
• Per didelis pjaizymo greitis: Paradoksalu, bet per greitas judėjimas taip pat gali sukelti liekanų. Laseris visiškai neįkaitina medžiagos per visą storį, todėl dalinai išlydytas metalas sustingsta ir virsta liekanomis. Sulėtinkite padavimo greitį, kol bus pasiekta pilna skvarba.
• Nusidėvėjęs ar pažeistas sriegtuvas: Pažeistas sriegtuvas sutrikdo dujų srauto modelį, trukdydamas efektyviai išstumti medžiagą. Reguliariai tikrinkite sriegtuvus dėl nusidėvėjimo, užterštumo ar pažeidimų. Pakeiskite juos būtinu atveju – sriegtuvai yra sunaikinamosios medžiagos, o ne nuolatinės detalės.
• Neteisingas sriegio atstumas: Atstumas tarp sriegio ir medžiagos veikia dujų dinamiką pjovimo taške. Jei per toli, dujų slėgis sumažėja, dar nepasiekus pjovimo zonos. Jei per arti, ištryškusios dalelės gali užteršti sriegį. Laikykitės gamintojo rekomendacijų, atsižvelgiant į jūsų medžiagą ir storį.

Nebaigti pjaunant – kai lazeris visiškai neproveržia per medžiagą – turi keletą bendrų priežasčių su drumslais, tačiau taip pat ir specifinių kaltininkų:

• Nepakankama lazerio galia: Akivaizdiausia priežastis. Jūsų lazerio pjovimo mašina tiesiog nepateikia pakankamai energijos, kad ištirpintų visą medžiagos storį. Sumažinkite medžiagos storį arba padidinkite galios nustatymus ribose, leidžiamose įrangai.
• Fokusavimo taško poslinkis: Laikui bėgant, šiluminis plėtimasis ar mechaninis nusėdėjimas gali paslinkti fokusavimo poziciją. Tai, kas vakar buvo idealiai sutelkta, šiandien gali būti šiek tiek išsukta. Reguliariai perkalkuliuokite fokusavimą, ypač vykdant ilgas gamybos serijas.
• Medžiagos storio kaita: Plonasienis metalas nėra visiškai vientisas. Pagal Accurl medžiagos storio analizę, storio svyravimai gali sukelti nevienodą pjaunamumą – kai kurios vietos perpjautos per daug, kitos – nepakankamai. Svarstykite naudoti medžiagą su tikslesniais storio nuokrypiais svarbiems darbams.
• Sumažėjusi lazerio galia: Lazerio šaltiniai laikui bėgant praranda galią dėl senėjimo, optinio užterštumo arba aušinimo sistemos problemų. Jei susiduriate su nepilnai atliktomis pjovomis, nors anksčiau tie patys parametrai veikė, pasirūpinkite, kad jūsų lazerio pjaustyklės šaltinis būtų ištirtas ir aptarnautas.

Įtempimo ir šiluminio iškraipymo prevencija

Iškraipymas atsiranda, kai vietinis šildymas sukelia išsiplėtimą pjovimo zonoje, tuo tarpu aplinkinė medžiaga lieka šalta. Kai įšilęs plotas atvėsta ir susitraukia, vidiniai įtempiai tempti medžiagą iš plokščio paviršiaus. Pagal Sheet Metal Industries , šio šilumą keliančio proceso supratimas yra būtinas: „Iškraipymas atsiranda, kai intensyvi šiluma, kurią sukuria lazerio spindulys, sukelia lokalų išsiplėtimą ir susitraukimą metale."

Plonos medžiagos ir dideli detalės su išsamiais pjaustymais labiausiai linkę deformuotis. Laimei, yra keletas strategijų, kurios šią problemą sumažina:

• Optimizuokite pjaustymo seką: Vietoj to, kad pjaustyti elementus nuosekliai per visą lakštą, keiskite skirtingas zonas. Tai vienodai paskirsto šilumą ir leidžia atvėsti tarp gretimų pjaustymų. Šiuolaikinė lankstų optimizavimo programinė įranga dažnai turi šilumos valdymo algoritmus.
• Naudokite tinkamą galios/greičio santykį: Didesnis pjovimo greitis kartu su proporcingai didesne galia leidžia greitai užbaigti pjovimą, ribojant šilumos plitimą. Tikslas – efektyviai pjauti be per ilgo užlaikymo, kuris leistų šilumai plisti.
• Tinkamai pritvirtinkite medžiagą: Pagal Lakštinio metalo pramonės asociaciją, užtikrinant, kad medžiagos būtų „tvirtai paremtos visą pjovimo trukmę“, padeda išlaikyti matmeninį tikslumą ir plokštumą. Vakuumo stalai, veržtuvai ar magnetiniai tvirtinimo įtaisai neleidžia medžiagai judėti apdorojimo metu.
• Apsvarstykite priėjimus su įvedimu: Vietoje, kur lazeris pirmą kartą prasiskverbia pro medžiagą, dažnai susidaro maksimalus šilumos kaupimasis. Įvedimo zonų pozicionavimas toliau nuo kritinių matmenų sumažina iškraipymų poveikį galutinės detalės geometrijai.
• Leiskite detales atvėsti tarp operacijų: Dėl detalių, reikalaujančių kelių pjaustymo eigų ar išsamiai supakuotų modelių, gamybos grafike numatant aušinimo laiką, išvengiama kaupiamos šilumos kaupimosi.

Nuoseklaus aukštos kokybės palaikymas visose gamybos serijose

Problemas sprendžiant po vieną – tai reaktyvus požiūris. Nuolatinis jų prevencija reikalauja proaktyvaus požiūrio. Štai kaip patyrę operatoriai palaiko kokybę ilgoms gamybos trukmėms:

• Nustatykite bazinius parametrus: Užfiksuokite patikrintus nustatymus kiekvienam medžiagos tipui ir storiui. Kai iškyla kokybės problemų, turite žinomą gerą atskaitos tašką, į kurį galite grįžti.
• Įgyvendinkite reguliarų techninį aptarnavimą: Pagal Accurl rekomendacijos dėl techninio aptarnavimo , reguliariai valant optinius komponentus, tepant judančias dalis ir tikrinant trumpalaikes sunaudojamas dalis, išvengiama palaipsniui mažėjančios kokybės.
• Stebėkite sunaikinamųjų dalių nusidėvėjimą: Antgaliai, lęšiai ir apsauginiai langai laikui bėgant nusidėvi. Juos keiskite pagal tvarkaraštį, o ne laukdami matomų kokybės problemų. Suvartojamųjų medžiagų kaina yra menka lyginant su prarastu gamybos tūriu.
• Periodiškai tikrinkite centravimą: Spindulio centravimas veikia pjaunamosios kokybę viso darbo erdvės ribose. Tai, kas puikiai pjauna centre, kraštinėse lentos vietose gali turėti problemų, jei centravimas pasislinko.
• Kontroluokite aplinkos veiksnius: Temperatūros svyravimai veikia tiek mašinos kalibravimą, tiek medžiagos elgseną. Kai įmanoma, išlaikykite pastovias gamyklos sąlygas, ypač tiksliesiems darbams.

Problemos sprendimas tampa žymiai paprastesnis, kai suprantate ryšius tarp parametrų ir rezultatų. Galia, greitis, fokusavimas ir dujos veikia kartu – pakeitus vieną iš jų, gali tekti pakoreguoti ir kitus. Taikydami sistemingą požiūrį į problemų diagnostiką bei patikrintus sprendimus kiekvienai dažnai pasitaikančiai problemai, praleisite daugiau laiko kokybiškų detalių pjaustymui ir mažiau – svarstydami, kas nutiko ne taip.

Žinoma, net tobulas pjaustymo metodas nieko nereiškia, jei darbuotojai susižeidžia. Kita antraštė nagrinėja techniniuose aptarimuose dažnai nepakankamai vertinamą temą: saugos reikalavimus, kurie apsaugo tiek žmones, tiek įrangą lazerinio pjaustymo procesuose.

Saugos reikalavimai lazerinio pjaustymo operacijoms

Jūs jau žinote, kaip optimizuoti pjaustymo kokybę, šalinti problemas ir parinkti tinkamą technologiją. Tačiau viskas tai neturi reikšmės, jei kas nors susižeistų. Pramoninis lazerinis pjaustymas turi nematomų pavojų, kurie per milisekundes gali sukelti nuolatinę žalą – tačiau saugos aspektams techniniuose aptarimuose dažnai skiriama mažiau dėmesio, nei jie nusipelno.

Štai kokia realybė: kiekvienas pramoninis lazerinis pjaustytuvas veikia kaip 4 klasės lazeris – aukščiausios rizikos klasifikacija. Šios įrangos gali uždegti medžiagas, generuoti kenksmingus garus bei sužaloti akis ar odą tiesioginiu ar atspindėtu spinduliu. Suprasti ir taikyti tinkamus saugos protokolus nėra pasirinkimas – tai būtina atsakingo valdymo pagrindo dalis.

Suprantant 4 klasės lazerių klasifikavimą

Kas daro pramoninį lazerio pjaustymo įrenginį 4 klasės įtaisu? Galia. Bet kuris lazeris, kurio išvestis viršija 500 milivatų, patenka į šią kategoriją, o metalo pjaustymo sistemos paprastai veikia kilovatų lygiu – tūkstančius kartų virš šios ribos.

Pagal Išsami Phillips Safety 4 klasės reikalavimų gairė , dirbant su šiais lazeriais, būtinos specifinės apsaugos priemonės, reguliuojamos vyriausybės standartų. Jungtinėse Valstijose lazerių naudojimą reglamentuoja 21 Federalinių taisyklių kodeksas (CFR) 1040 skirsnis, tuo tarpu Europos šalyse taikomi IEC 60825 standartai.

4 klasės lazeriai vienu metu kelia kelias pavojų rūšis. Tiesioginis spindulio poveikis sukelia tuoj patinį audinių pažeidimą. Sklaidūs atspindžiai – spinduliai, atsispindintys nuo blizgančių paviršių – išlieka pavojingi dideliais atstumais. Spindulys gali uždegti degius medžiagas ir generuoti pavojingus garus. Net trumpas, atsitiktinis poveikis gali sukelti nuolatinę žalą.

Būtinos apsauginės priemonės lazeriniams darbams

Asmeninė apsauga sudaro pirmąją apsaugos liniją, naudojantis lazerio pjaustymo stalu ar bet kuria kita pramone sistema. Tačiau ne visi asmeniniai apsaugos priemonės tinka visiems lazeriams – būtina apsauga, skirta konkrečiai bangos ilgiui.

Pagal Lazerio saugos pramonės pirkimo gidas , tinkamų lazerio saugos akinių parinkimas reikalauja atsižvelgti į du pagrindinius parametrus: bangos ilgį ir optinį tankį (OD). Pluošto lazeriams, veikiantiems 1064 nm, reikalingi kiti apsauginiai objektyvai nei CO2 sistemoms, veikiančioms 10 600 nm. Neteisingi akiniai apsaugos nesuteikia jokios apsaugos – arba dar blogiau, sukelia klaidingą pasitikėjimą.

Optinis tankis rodo, kiek lęšis silpnina lazerio šviesą tam tikruose bangos ilgiuose. Didesnės OD reikšmės užtikrina didesnę apsaugą, tačiau taip pat mažina matomos šviesos sklidimą. Tikslas – pakankama apsauga, nepadarant darbo vietos pernelyg tamsios. Phillips Safety pastebi, kad lazeriniai akiniai blokuoja tik specifinius bangos ilgių diapazonus, todėl teisingas parinkimas yra būtinas.

Be akinių, kiekvieną kartą, kai tik įmanoma, lazerinės lentos ir pjaustymo sistemos reikalauja apribotų darbo zonų. Lazeriniai užuolaidiniai ekranai ir barjerai neleidžia atsitiktinėms atspindėtoms spinduliuotėms pasiekti personalą už tiesioginio pjaustymo zonos ribų. Šie barjerai privalo atitikti ugniai atsparumo standartus ir būti pritaikyti jūsų konkrečiai lazerio bangos ilgiui. Stebėjimo langams užtikrinti, kad optinio tankio reitingas atitiktų jūsų sistemos išvestį.

Ventiliacijos ir dūmų šalinimo reikalavimai

Kai išgarinate metalą, kas nutinka tam medžiagai? Ji pakyla į orą – ir jos kvėpavimas yra pavojingas. Pagal IP Systems USA dūmų analizę, metalų lazerinis pjaustymas išskiria įvairių toksiškų cheminių medžiagų, įskaitant šviną, kadmį, chromą, mangano ir berilį. Šios medžiagos kelia rimtą kvėpavimo takų riziką bei potencialius ilgalaikius sveikatos padarinius.

Kai kurios medžiagos reikalauja papildomo atsargumo. Pjauti cinkuotą plieną išskiria cinko oksido garus, kurie gali sukelti „metalinių dūmų karštinę“ – gripui būdingus simptomus, kurie atsiranda valandomis po veikimo. Aliuminio pjaustymas sukuria aliuminio oksido daleles. Galbūt labiausiai neramina tai, kad pjovimo nerūdijantį plieną ir dengtas medžiagas dūmuose atsiranda kancerogenai, tokie kaip šešivalentis chromas ir kadmis.

Veiksminga dūmų šalinimo sistema nėra pasirinktinė – ji būtina bet kuriai lazerinei pjūkle. Sistemos turi surinkti daleles ties jų šaltiniu, kol jos nespėjo pasklisti darbo aplinkoje. Reikia atidžiai įvertinti ištraukimo greitį, filtrų tipus ir išmetamų dujų tvarkymą, atsižvelgiant į tas medžiagas, kurias pjautom.

Visapusi saugos patikros sąrašas

Naudokite šį struktūruotą patikros sąrašą, kad įvertintumėte ir užtikrintumėte saugą visoje savo pramoninės lazerinės pjaustymo operacijoje:

Asmeninė apsauginė įranga

• Lazeriui specifinė apsauginė akinių įranga su tinkamu optiniu tankiu
• Apsauganti drabužiai, dengiantys atviras odos vietas (ilgos rankovės, uždaros avalynė)
• Šilumai atsparios pirštinės medžiagų tvarkymui
• Kvėpavimo apsauga, pjautinant medžiagas, skleidžiančias nuodingas garus
• Klausos apsauga, jei naudojami triukšmingi ištraukimo ar aušinimo įrenginiai

Įrenginio reikalavimai

• Uždaras lazerio darbo plotas su tinkamais prieigos valdymo priemonėmis
• Lazeriniai užuolaidos ar barjerai, pritaikyti jūsų nurodytai bangos ilgiui
• Stebėjimo langai su atitinkamais optinės tankio reitingais
• Dūmų surinkimo sistema, pritaikyta jūsų pjovimo apimčiai ir medžiagų tipams
• Gaisro gesinimo įranga, skirta metalų gaisrams (klasės D gesintuvai)
• Avarinės sustabdymo mygtukai, pasiekiami iš kelių vietų
• Įspėjamieji ženklai, nurodantys lazerio pavojų klasifikaciją
• Kontroliuojamas prieiga, siekiant užkirsti kelią neautorizuotam įėjimui veikimo metu

Veiklos protokolai

• Dokumentuoti standartiniai veiklos procedūros visiems pjovimo darbams
• Operatoriaus mokymo ir sertifikavimo reikalavimai prieš pradedant naudoti be priežiūros
• Reguliarūs saugos blokavimų ir avarinių sistemų patikrinimai
• Patikrinimų sąrašas prieš pradedant darbą, įskaitant optikos apžiūrą ir vėdinimo tikrinimą
• Medžiagų tvarkymo procedūros, neleidžiančios atspindinčioms paviršiams būti šalia spindulio kelio
• Avarinės reakcijos procedūros gaisro, sužalojimo ir įrangos gedimo atvejais
• Reguliarios priežiūros grafikas ištraukimo sistemoms ir filtrams
• Incidentų pranešimo ir peržiūros procesas beveik-incidentams ir nelaimingiems atsitikimams

Gaisro prevencijai reikia skirti ypatingą dėmesį. Metalo pjaustymas retai užsidega pačiam darbo gabalui, tačiau kaupiantis šiukšlėms, pjaustymo likučiams ir arti esantiems degiems daiktams kyla tikras gaisro pavojus. Palaikykite darbo vietą švarią, reguliariai šalinkite šiukšles ir užtikrinkite, kad ekstrakcijos sistemos sugautų karštus daleles, kol jos nenusėda. Niekada nepalikite veikiančio lazerio be priežiūros ir visada užtikrinkite laisvą prieigą prie gaisro gesinimo įrangos.

Operatoriaus mokymas sujungia visas grandis. Net geriausia saugos įranga gali nepavykti, jei naudotojai nesupranta tinkamų procedūrų. Išsamiame mokyme turėtų būti apimtos lazerinės fizikos pagrindai, jūsų įrangos specifiniai pavojai, tinkamas ASU naudojimas, skubių atvejų reagavimas ir praktiniai prižiūrimi veiksmai prieš pradedant dirbti savarankiškai. Daugelyje regionų B klasės 4 veikloms reikalaujama dokumentuotų mokymo programų ir paskirtų Lazerio saugos pareigūnų.

Saugos investicijos atsipiršta ne tik sužalojimų prevencija. Tinkamai prižiūrimos ištraukimo sistemos pratęsia įrangos tarnavimo laiką, neleisdamos optiniam užterštumui. Apmokyti operatoriai daro mažiau brangių klaidų. Be to, dokumentuota saugos programa apsaugo nuo reguliavimo ir atsakomybės problemų.

Įtvirtinus saugos pagrindus, jūs galite priimti informuotus sprendimus, kuri laserinė pjaustymo sistema atitinka jūsų specifinius poreikius. Kita dalis jums padės pasirinkti įrangą – nuo gamybos reikalavimų vertinimo iki pažangios įrangos funkcijų, vertų investicijų, įvertinimo.

Pasirinkimas tinkamos laserinės pjaustymo sistemos

Jūs susipažinote su techniniais pagrindais – lazerių tipais, energijos reikalavimais, pagalbiniais dujomis ir saugos protokolais. Dabar ateina svarbus sprendimas: kurią sistemą jums reikėtų įsigyti? Būtent čia teorija susiduria su realybe, ir būtent čia daugelis pirkėjų padaro brangias klaidas.

Štai tiesa, kurią daugelis pardavimų pristatymų jums nepasakys: „geriausio“ lazerinio pjovimo įrenginio neegzistuoja. Egzistuoja tik geriausias lazerinis pjovimo įrenginys metalo apdirbimui, atitinkantis jūsų specifinius reikalavimus. 500 000 JAV dolerių vertės pramoninis įrenginys būtų bergždžias išlaidos prototipų dirbtuvėms, kurios kas mėnesį pjauna po penkiasdešimt detalių. Atvirkščiai, stalinis CNC aparatas negali išlaikyti gamybos apimčių, reikalaujančių veiklos 24/7.

Sukurkime sistemingą sistemą, kuri sieja jūsų faktinius poreikius su tinkama įranga – taupydama jums lėšas ir išvengianti nepakankamo našumo.

Lazerinių sistemų pritaikymas pagal gamybos reikalavimus

Prieš peržiūrint įrangos katalogus arba prašant kainų pasiūlymų, atsakykite į vieną pagrindinį klausimą: ką šis įrenginys iš tikrųjų darys? Pagal Focused Laser Systems pirkėjo gairės , medžiagos, kurias planuojate apdoroti, galutinai nustatys, kuri lazerinė sistema ir jos techniniai duomenys geriausiai atitinka jūsų poreikius.

Gamybos apimtys lemia visus kitus veiksnius. CNC lazerio pjaustyklė, skirta darbų dirbtuvėms su įvairiais, mažo tūrio užsakymais, reikalauja kitokių galimybių nei ta, kuri skirta didelės apimties identiškų detalių gamybai. Pirmoji reikalauja lankstumo ir greito persitvarkymo; antroji – žaliavų pralaidumo ir automatizacijos.

Apsvarstykite prieinamų sistemų spektrą:

Stalinės CNC ir pradedančiųjų lygio sistemos: Šios kompaktinės sistemos užima minimalų grindų plotą ir kainuoja nuo 4 500 iki 20 000 JAV dolerių pilnoms komplektacijoms, įskaitant programinę įrangą ir mokymą. Jos puikiai tinka prototipavimui, mažų serijų gamybai, švietimo įstaigoms bei verslo subjektams, norintiems išbandyti lazerio galimybes prieš atlikdami didesnes investicijas. Stalinės CNC platformos efektyviai tvarko plonas medžiagas, tačiau neturi pakankamai galios ir darbo erdvės rimtesnei gamybai.

Vidutinės klasės gamybos sistemos: Pereinant prie specializuotų metalo lazerinių pjovimo mašinų platformų, galia padidėja iki 1–4 kW, darbo erdvė tampa didesnė, o konstrukcija – patvaresnė. Šios sistemos gali apdoroti nuo kelių dešimčių iki šimtų detalių kasdien, priklausomai nuo sudėtingumo. Reikia tikėtis investicijų nuo 50 000 iki 150 000 JAV dolerių, įskaitant tinkamą palydovinę įrangą.

Pramoniniai pluoštiniai lazeriai: Didelės apimties operacijos reikalauja CNC lazerinių mašinų platformų su 6–20+ kW galia, automatizuota medžiagų tiekimo sistema ir konstrukcija, skirta nepertraukiamai daugiapakasei veiklai. Šios sistemos kasdien apdoroja tūkstančius detalių ir reikalauja investicijų nuo 200 000 iki daugiau nei 500 000 JAV dolerių. Pagal ADH Machine Tool pramonės analizę, pirmaujančios gamintojų įmonės, tokios kaip TRUMPF, Bystronic ir AMADA, teikia šiuos pramoninio lygio sprendimus su išplėstine automatizacijos integracija.

Pagrindiniai atrankos kriterijai: sistemingas požiūris

Vietoj to, kad pasiduotumėte įspūdingoms techninėms charakteristikoms, naudokite šį struktūruotą atrankos procesą:

1. Įrašykite medžiagų reikalavimus: Išvardykite visas metalo rūšis ir storius, kuriuos reguliariai apdirbsite, taip pat retesnes medžiagas. Būkite konkretūs – „dažniausiai 16-gauge mažangrūdis plienas su kartais naudojamu 1/4 colio aliuminiu“ sako daug daugiau nei „įvairios metalų rūšys“. Tai nustato minimalius galios reikalavimus ir ar jums tinka šviesolaidinio lazerio technologija.
2. Apibrėžkite gamybos tikslus: Kiek detalių per dieną, savaitę ar mėnesį reikia pagaminti? Ar dirbsite vieną pamainą ar be pertraukos? Šie atsakymai nustato, ar jums reikia paprastos įrangos, ar sistemų su automatizacija, keitimo stalais ir aukšto apkrovimo ciklų komponentais.
3. Nustatykite tikslumo reikalavimus: Kokie toleransai iš tikrųjų reikalingi jūsų taikymams? Pagal ADH pirkimo gairę, kai kuriems procesams reikia ypatingai tiksliai apdirbtų detalių (±0,03 mm), o kitiems pakanka standartinių lakštinio metalo detalių, kur ±0,1 mm yra visiškai priimtina. Nesumokėkite už tikslumą, kurio nebus naudojama.
4. Įvertinkite turimą erdvę: Atidžiai išmatuokite savo patalpą, įskaitant erdvę medžiagų tvarkymui, operatoriaus prieigą, aušinimo sistemas ir dūmų pašalinimą. Pagal Focused Laser Systems, didesnės sistemos gali reikalauti profesionalios įrengimo paslaugos ir kruopštaus prieigos maršrutų planavimo.
5. Nustatykite realistiškus biudžeto parametrus: Tai apima pradinę pirkimo kainą, taip pat įrengimą, mokymus, programinę įrangą, ištraukimo sistemas ir nuolatines eksploatacijos išlaidas. Skelbiamos cnc laserinio pjaustymo stalo kainos retai atspindi visą reikalingą investiciją.

Išplėstinės funkcijos, vertos investicijų

Be pagrindinių pjaustymo galimybių, šiuolaikinės metalo laserinio pjaustymo sistemos siūlo išplėstines funkcijas, kurios ženkliai padidina našumą ir kokybę. Suprasdami, kurios funkcijos suteikia tikrąją vertę, galėsite efektyviai paskirstyti biudžetą.

Automatinio fokusavimo sistemos: Pagal Full Spectrum Laser analizė , motorizuotas automatinis židinio nustatymas kartu su 3D kamerų sistema pašalina būtinybę rankiniu būdu reguliuoti aukštį ir užtikrina tikslią židinio padėtį kiekvieną kartą. 3D kamera tiksliai atvaizduoja milijonus duomenų taškų, kuriuos lazeris naudoja Z ašies varikliui reguliuoti, kad galvutė būtų tinkamai sutelkta. Operacijoms, vykdomoms su medžiagomis įvairiais storiais, ši funkcija sutaupo daug paruošimo laiko ir neleidžia kilti kokybės problemoms, susijusiomis su židiniu.

Aukščio sekimo sistemos ir talpinis jutimas: Šios sistemos išlaiko pastovų atstumą nuo antgalio iki medžiagos net tada, kai lakštai nėra visiškai plokštūs. Medžiagos deformacija, terminis iškraipymas pjovimo metu ar netobulas tvirtinimas kitaip sukeltų kokybės svyravimus per visą apdirbamą detalę.

Išdėstymo programinė įranga: Intelektualūs dėstymo algoritmai maksimaliai padidina medžiagos panaudojimą, optimizuodami detalių išdėstymą lakštuose. Išplėstinių paketų taip pat valdo pjaustymo sekas, kad būtų sumažinta šilumos kaupimasis ir atliekų kiekis. Pagal Bystronic požiūrį, kurį aprašė ADH, programinės įrangos intelektas, jungiantis užsakymų priėmimą su gamybos planavimu, yra svarbus konkurencinis pranašumas.

Keitimo staluose ir automatizacija: Dviejų stalų sistemos leidžia įkelti naują medžiagą tuo metu, kai vyksta pjaustymas, žymiai sumažinant neveikimo laiką. ADH teigia, kad jų keitimo stalų sistemos pilnai pakeičia stalus per tik 15 sekundžių, leisdamos vienu metu atlikti pjaustymo ir įkėlimo operacijas.

Bendrosios nuosavybės sąnaudos

Pluoštinių lazerių pjaustymo mašinos kaina pasiūloje atspindi tik pradžią. Pagal ADH pirkimo gairę, patyrę pirkėjai koncentruojasi į bendrąsias savininkystės išlaidas (TCO) – ir per penkerius metus lazerinio pjaustymo mašinos TCO gali pasiekti beveik keturis kartus didesnę sumą nei pradinė kaina.

Jūsų TCO skaičiavime turėtų būti įtraukta:

Išlaidų kategorija	Komponentai	Tipiškas poveikis
Pradinis investavimas	Įranga, įrengimas, mokymai, programinė įranga, ištraukimo sistema	25–35 % penkerių metų bendrųjų eksploatacijos sąnaudų
Eksploatacijos išlaidos	Elektros energija, pagalbiniai dujiniai mišiniai, suvartojami komponentai (sujungos, lęšiai)	30–40 % penkerių metų bendrųjų eksploatacijos sąnaudų
Išsilavinimas	Profilaktinis aptarnavimas, remontai, keičiamos detalės	15–25 % penkerių metų bendrųjų eksploatacijos sąnaudų
Pristatymo delstymo išlaidos	Pamestas gamybos laikas dėl gedimų, laukiant aptarnavimo	Kintama, bet reikšminga

Lazerio pjūklo kainų palyginimas tampa prasmingas tik tuomet, kai įvertinamos šios nuolatinės sąnaudos. Sistema, kurios pirkimo kaina žemesnė, tačiau su didesniu energijos suvartojimu, brangiais suvartojamaisiais komponentais ar nenuolatiniu aptarnavimo pagalba, per visą eksploatavimo trukmę gali kainuoti žymiai daugiau.

ADH vadove ypčiau rekomenduojama potencialiems tiekėjams užduoti išsamius klausimus: kur yra artimiausias atsarginių dalių sandėlis? Kiek sertifikuotų technikų aptarnauja jūsų regioną? Kokie garantijos terminai taikomi lazerio šaltiniams ir suvartojamiesiems komponentams? Šie atsakymai parodo tikrąsias savininkystės sąnaudas, viršijančias reklamuojamas kainas.

Prieš pasirašant bet kokį pirkimo susitarimą, reikalaukite aiškiai apibrėžtų priėmimo kriterijų su matuojamais standartais, visų komponentų garantinio dengimo detalėmis ir aptarnavimo lygio susitarimais, nurodančiais reagavimo laikus. Brangiausia klaida – ne netinkamo įrenginio pirkimas, o bet kurio įrenginio pirkimas nesuprantant, į ką iš tikrųjų įsipareigojate.

Nustatytus principus įrangos atrankai, kyla kitas praktinis klausimas: kaip lazerinė pjovimo technologija integruojama į jūsų bendrą gamybos darbo eigą? Toliau pateiktame skyriuje nagrinėjama, kaip tiksliai supjaustyti komponentai patenka į formavimo, suvirinimo ir surinkimo operacijas.

Lazerinės pjovimo integravimas į gamybos darbo eigas

Jūs pasirinkote įrangą, optimizavote parametrus ir išmokote pašalinti gedimus. Tačiau čia slypi skirtumas tarp hobio pjaustymo ir rimtos gamybos: lazerinis pjaustymas retai būna izoliuotas procesas. Gamybos aplinkose – ypač reikalaujančiose sektoriuose, tokiuose kaip automobilių pramonė – tiksliai supjaustyti заготовки yra tik pradžia sudėtingam kelionės etapui nuo žaliavos iki galutinės surinkimo detalės.

Suprasdami, kaip lazerinis pjaustymas integruojamas su tolesniais procesais, jūs keičiate savo požiūrį. Staiga sprendimai dėl pjaustymo kokybės nėra susiję tik su pjūvio krašto apdorojimu – jie lemia, kaip šis kraštas paveiks vėlesnį suvirinimą. Galios nustatymai svarbūs ne tik dėl skvarbos, bet ir siekiant sumažinti šilumos paveiktas zonas, kurios komplikuoja vėlesnius formavimo procesus. Pažvelkime, kaip šiuolaikinė lakštinio metalo gamyba sujungia šiuos procesus į vientisus darbo eigas.

Nuo lazeriniu būdu supjaustytų заготовkių iki galutinių surinktų detalių

Įsivaizduokite šasi skersinį elementą elektriniam automobiliui. Jis prasideda kaip plokščias lakštas, kuris lazeriu išpjaunamas į sudėtingą заготовką su tvirtinimo skylėmis ir palengvinimo savybėmis, tada seka formavimas, suvirinimas ir paviršiaus apdorojimas, prieš galutinę surinkimą. Kiekvienas etapas priklauso nuo ankstesniojo kokybės – o lazerinis pjaustymas kloja pamatą viskam, kas vyksta vėliau.

Pagal Metal-Interface analizė apie automobilių gamybos tendencijas , šiuolaikinės 3D lazerinio pjaustymo sistemos tampa pagrindiniais pažangios gamybos aplinkos stulpais. Straipsnyje nurodoma, kad „gigaičių gamyklos atsiradimas pertvarkė pramonės mastą, nustatydamas naujus produktyvumo ir automatizacijos standartus“. Šis vystymasis link to, ką jie vadina „giga efektyvumu“, reikalauja glaudžios integracijos tarp pjaustymo ir tolimesnių procesų.

Kodėl ši integracija yra tokia svarbi? Apsvarstykime ryšį tarp lazerinio pjaustymo ir formavimo operacijų:

• Briaunos kokybė veikia lenkimo vientisumą: Šiurkštūs arba oksiduoti kraštai, atsiradę deginant deguonimi, lenkiant gali įskilti, ypač esant mažiems lenkimo spinduliams. Azotu pjaunamos dalys su švariu paviršiumi lenkiami tiksliau.
• Šilumos paveiktos zonos veikia medžiagos elgseną: Medžiaga šalia pjūvių patiria terminį ciklą, kuris gali pakeisti kietumą ir plastiškumą. Optimalūs parametrai, sumažinantys šilumos paveiktą zoną, išlaiko nuoseklias formavimo savybes.
• Matmeninė tikslumas perduodamas toliau: Kai išpjautos detalės nukrypsta 0,5 mm, ši klaida tęsiasi formavimo metu ir dar labiau padidėja surinkimo metu. ±0,008 mm pozicionavimo tikslumas, pasiekiamas naudojant šiuolaikines lazerio sistemas, neleidžia kauptis tolerancijų problemoms.

Tie patys principai taikomi ir suvirinimo operacijoms. Pagal patvirtinto lakštinio metalo suvirinimo ekspertų vadovą, sėkmingi suvirinimai reikalauja tikslumo kiekviename gamybos etape. Jų procesas prasideda detalesniu užklausos peržiūrėjimu, kai inžinerijos ir kainodaros komandos atidžiai vertina brėžinius, 3D CAD failus ir suvirinimo reikalavimus. Šis ankstyvas dėmesys lazeriu pjaunamų заготовkių kokybei lemia vėlesnių suvirinimų sėkmę.

Kai ieškoma „metal fab near me“ arba „metal workshop near me“, protingi pirkėjai ieško dirbtuvių, kurios demonstruoja tokią integruotą mąstyseną. Geriausi CNC gamybos partneriai supranta, kad lazerinis pjaustymas nėra izoliuota paslauga – tai pirmasis visų komplektų gamybos žingsnis. Jie įvertina, kaip pjaustymo charakteristikos veikia vėlesnes operacijas, ir atitinkamai optimizuoja procesą.

Sudėtingos geometrijos automobilių taikymui

Automobilių gamyba varo CNC pjaustymo galimybes iki jų ribų. Rėmo komponentai, pakabos tvirtinimo detalės ir konstrukciniai stiprinimai reikalauja geometrijų, kurios būtų neįmanomos arba pernelyg brangios naudojant įprastus pjaustymo metodus.

Metal-Interface straipsnyje pabrėžiami keturi veiksniai, formuojantys automobilių lazerinės gamybos kaitą:

• Efektyvumas: Maksimaliai išnaudoti patalpų plotą ir įrangos darbo laiką, siekiant didžiausios išvesties viename kvadratiniame metre
• Automatizacija: Mažinti tiesioginį darbą pasikartojančiose, mažos pridėtinės vertės operacijose
• Trumpas pristatymo laikas: Sumažinti operacijas ir atsargas, kad greičiau vyktų dizaino realizavimas gamyboje
• Lankstumas: Greitai prisitaikyti prie konstrukcinių pokyčių, apimties svyravimų ir kelių automobilių modelių

Šie reikalavimai susitelkia ties tuo, ką jie apibūdina kaip „darbuotis daugiau, greičiau ir mažesniame plote, nesumažinant kokybės ar proceso stabilumo“. Metalo apdirbimo įmonėms, aptarnaujančioms automobilių pramonę, tai reiškia konkretias galimybes: pjovimą keliomis ašimis formuotiems vamzdžiams ir hidroformuotoms detalėms, automatizuotą detalių tvarkymą, kad išlaikytų perdirbamumą, bei greitus programavimo pakeitimus, leidžiančius prisitaikyti prie inžinerinių atnaujinimų.

Karštai kalibruoti komponentai puikiai iliustruoja šiuos reikalavimus. Durelių žiedai, B-stulpeliai ir konstrukciniai stiprinimai yra apdorojami presuojant, kad būtų sukurtas ypatingai stiprus plienas. Pagal Metal-Interface, šių komponentų pjaustymas „reikalauja pjovimo proceso, kuris būtų ne tik tikslus, bet ir mastelio keitimo galintis“. Pažangios 3D lazerinės sistemos atitinka šį poreikį „supaprastindamos detalių srautą, mažindamos tvirtinimo keitimą ir sklandžiai integruodamos į automatizuotas linijas“.

Tikslus pjaustymas, pagreitindamas prototipų kūrimą

Greitis prototipavime svarbus kitaip nei gamyboje. Kuriant naujus komponentus, prioritetas pasislenka nuo kainos vienam elementui prie atsako laiko. Kiek greitai dizaineriai gali patvirtinti koncepcijas, išbandyti tinkamumą ir tobulinti konstrukcijas, kad pasiektų pramonei tinkamus projektus?

Remiantis 3ERP analize apie plieno lakšto prototipavimą, lazerinis pjaustymas keičia prototipavimo terminus. „Šiuolaikinės sistemos dažnai naudoja skaitmeninio valdymo (CNC) technologiją, leidžiančią automatizuoti aukšto tikslumo, pakartojamas pjūtis su tolerancijomis iki ±0,0005 colio (±0,0127 mm).“ Toks tikslumas reiškia, kad prototipai tiksliai atspindi gamybos tikslą – detalės tinka tinkamai, surinkimai veikia pagal projektą, o inžinerinė patvirtinimo procedūra suteikia prasmingus duomenis.

Prototipavimo pranašumas siekia toliau nei tik greitis. Lazerio pjaustymui nereikia įrankių gamybos investicijų – įkėlę naują dizaino failą, iš karto pradedamas pjaustymas. Tai pašalina savaites, reikalingas štampavimo formų gamybai, ir didelius įrankių keitimo kaštus. Automobilių plėtojimo programoms, kurios praėjo per dešimtis konstrukcinių pakeitimų, šie taupymai ženkliai kaupiasi.

Gamintojai kaip Shaoyi (Ningbo) Metal Technology paliudija, kaip šiuolaikinė gamyba integruoja lazerio pjaustymo tikslumą su platesniais metalo formavimo gebėjimais. Jų 5 dienų greito prototipavimo galimybė rodo, kaip tikslus pjaustymas, derinamas su metalo štampavimu, pagreitina plėtojimo ciklus. Automobilių taikymams, reikalaujantiems tiek pjaustytų заготовkių, tiek suformuotų detalių, bendradarbiavimas su IATF 16949 sertifikuotais gamintojais užtikrina kokybės standartus visame gamybos procese – nuo pradinių lazeriu pjaustytų заготовkių iki baigiamųjų, serijinei gamybai atitinkančių prototipų.

Šis integruotas požiūris ypač svarbus pakabos komponentams, konstrukciniams mazgams ir šasi dalims, kur forma ir funkcija susijungia. Gamybos dizaino (DFM) palaikymas prototipavimo etape padeda nustatyti gamybos sunkumus dar iki jie virsta brangiais gamybos problemomis. Reaguojančių partnerių siūlomas 12 valandų pasiūlymų pateikimo ciklas leidžia greitai kartoti – dizaineriai gali įvertinti įgyvendinamumą, koreguoti parametrus ir per vieną darbo dieną paprašyti atnaujintų pasiūlymų.

Gamybos grandinės jungimas

Metal-Interface aprašomas poslinkis link liekamosios automatizacijos turi platesnių pasekmių dėl to, kaip apdirbimo dirbtuvės organizuoja savo darbo eigas. „Poslinkis link atskirų detalių srauto ir liekamosios automatizacijos gerina sekamumą ir kartojamumą, dėl to lazerio pjaustymo operacijos tampa nuoseklesnės ir geriau suderintos su žemesnio lygio surinkimo procesais.“

Ką tai praktiškai reiškia? Panagrinėkime tipišką darbo eigą pakabos lankui:

1. Lazerinis pjovimas: Tikslios plytos, išpjautos iš lakštų su tvirtinimo skylėmis, svorio mažinimo savybėmis ir formavimo atlenkimais
2. Formavimas: Presų lankstymas arba štampavimas sukuria trimatę geometriją iš plokščių plytų
3. Saldymas: Kelios suformuotos detalės sujungiamos į pilnas surinktas dalis
4. Paviršiaus apdorojimas: Dengimas, metalizavimas ar dažymas korozijai apsaugoti
5. Surinkimas: Integracija su susikabinačiomis detalėmis ir komplektuojamaisiais mazgais

Kiekvienas perėjimo taškas sukuria galimybes klaidų kaupimuisi ar kokybės praradimui. Veiksmingiausios CNC gamybos operacijos sumažina perdavimus, mažina gaminamųjų dalių atsargas ir užtikrina sekamumą visame procese. Ši integracija „sumažina gaminamųjų dalių atsargas, supaprastina logistiką ir palaiko gamybą pagal poreikį“, – teigia Metal-Interface.

Parduotuvėms, kurios siekia išplėsti veiklą už stambių detalių apdorojimo ribų ir pereiti prie visiškos surinkimo galimybių, būtina suprasti šių darbo eigų sąsajas. Techniniai įgūdžiai perkeliami toliau – tikslumas svarbus visoje grandinėje. Tačiau organizacinės gebos – projekto valdymas, kokybės sistemos, logistikos koordinavimas – dažnai lemia, ar vietinė metalo gaminių gamykla gali pasiūlyti kompleksinius sprendimus, ar tik atskirus procesų žingsnius.

„Approved Sheet Metal“ pavyzdys gerai iliustruoja šią integraciją. Jų procesas apima viską „nuo užklausos iki galutinės siuntos“, viskas tvarkoma vidinėmis jėgomis: „pjaustymas, formavimas, suvirinimas ir apžiūra“. Tokia visapusiška galimybė pašalina derinimo vėlavimus tarp atskirų tiekėjų ir užtikrina nuoseklią kokybės standartų taikymą visame gamybos cikle.

Plėtojantis automobilių gamybai, lazerinio pjaustymo vaidmuo išeina už tradicinių ribų. Metal-Interface apibendrina, kad 3D lazerinis pjaustymas „nebėra tik papildoma technologija: jis tapo pažangios gamybos aplinkos pagrindiniu stuburu“. Gamybininkams ir jų metalo apdirbimo partneriams šio integruoto požiūrio įsisavinimas – kai lazerinis pjaustymas be trūkčiojimų susiję su formavimu, suvirinimu ir surinkimu – atveria naujus našumo ir konkurencingumo lygius.

Įtvirtinus darbo eigų integravimo principus, lieka vienas klausimas: kaip sujungti visą įgytą žinią į konkrečius veiksmus, tinkančius jūsų specifinei situacijai? Paskutinėje dalyje pateikiami svarbiausi išvados ir aiškus vadovas, kaip drąsiai žengti tolyn.

Kitas žingsnis metalo apdirbime

Jūs įveikėte ilgą kelią nuo pagrindinės lazerinės fizikos per technologijų palyginimus, medžiagų galimybes, gedimų šalinimą, saugos protokolus ir darbo eigų integravimą. Tai daug medžiagos apimti – ir jei jaučiatės šiek tiek priversti, nesijaudinkite, nes nesate vieninteliai. Lazerinio pjaustymo sritis siūlo nepaprastas galimybes, tačiau sėkmingai ja pasinaudoti reikia sujungti visą įgytą žinią į sprendimus, atitinkančius jūsų konkrečią situaciją.

Apibendrinkime svarbiausius suvokimus ir pateikime aiškią kryptį, nepriklausomai nuo to, kuriame etape esate savo lazerinio pjaustymo kelyje.

Pagrindiniai išvados dėl jūsų lazerinio pjaustymo sprendimo

Prieš įsipareigodami dėl bet kokios įrangos ar proceso keitimo, grįžkite prie šių pagrindinių sprendimo taškų, kurie lemia sėkmę:

Technologijos pasirinkimas: Specializuotam metalo pjaustymui švytulinės technologijos suteikia geriausią efektyvumo, tikslumo ir eksploatacijos sąnaudų derinį. CO2 sistemos turi prasmę tik tuo atveju, jei jūsų darbo eiga apima didelį ne-metalinių medžiagų apdorojimą. Tiesioginės diodinės lazerinės technologijos yra naujos kryptys, vertos dėmesio pažangiausiems procesams – tačiau jos vis dar tobulėja.

Maitinimo reikalavimai: Parinkite lazerio galingumą pagal savo stambiausias nuolatines pjaustymo užduotis, o ne retus atvejus. 3 kW sistema puikiai susidoroja su dauguma lakštinio metalo taikymų. Pereiti prie 6 kW ar aukštesnio galingumo verta tik tada, kai reguliariai pjautomas plokštelinis plienas ar labai atspindintys metalai, tokie kaip varis ir alavas.

Pagalbinės dujos pjaustyme: Deguonies naudojimas suteikia greitį ir ekonomiškumą konstrukciniam plienui. Azotas užtikrina švarius, be oksido kraštus, kurių reikalaujama dirbant su nerūdijančiu plienu ir aliuminiu. Suspaustas oras siūlo biudžetiškai palankų kompromisą nekritiškoms operacijoms. Jūsų pasirinktos dujos veikia tiek eksploatacijos sąnaudas, kiek ir įrangos parinktis.

Apsaugos infrastruktūra: Klasės 4 pramoniniai lazeriai nėra pasirinktinė saugos įranga. Bangos ilgiui atitinkanti akinių apsauga, tinkamos korpusai, dūmų surinkimo sistemos ir apmokyti operatoriai – tai ne išlaidos, o būtinos sąlygos. Planuokite jas biudžete nuo pat pradžių.

Tinkama lazerio pjaustymo sistema – tai ne pati galingiausia ar brangiausia – tai ta, kuri atitinka jūsų tikrąsias gamybos reikmes, medžiagų rinkinį ir tikslumo poreikius, nereikalaujant mokėti už funkcijas, kurių niekada nenaudosite.

Šis principas taikomas tiek vertinant stalinio tipo CNC sistemas prototipavimui, tiek pramones šilumines lazerių sistemas masinei gamybai. Per didelė specifikacija veltui sunaudoja kapitalą ir padidina eksploatacijos sudėtingumą. Per maža specifikacija sukuria technologines kamščius ir kokybės apribojimus, kurie riboja jūsų verslą.

Statote metalo apdirbimo gebėjimą

Kur jūs einate toliau, visiškai priklauso nuo jūsų pradžios taško:

Jei pirmą kartą nagrinėjate lazerio pjaustymą: Pradėkite aiškiai dokumentuodami medžiagų reikalavimus, gamybos apimtis ir tikslumo poreikius. Paprašykite keletą įrangos tiekėjų demonstruoti darbą su jūsų tikrais detalėmis ir medžiagomis. Skirtumas tarp rinkodaros pažadų ir realaus našumo dažnai nustebina pirmą kartą perkamusius.

Jei atnaujinate esamas galimybes: Išanalizuokite, kur esama įranga riboja jūsų veiklą. Ar tai trūksta galios storesnėms medžiagoms? Tiksliumo sudėtingiems tolerancijoms? Perdavimo greičio augančioms apimtims? Nukreipkite savo atnaujinimą į konkrečių susitraukimų šalinimą, o ne į bendrų galimybių patobulinimų pirkimą.

Jei vertinate outsourcing'ą prieš investicijas viduje: Apskaičiuokite tikrąją visuminę savininkystės kainą, įskaitant patalpų, komunalinių paslaugų, mokymo, techninės priežiūros ir kapitalo alternatyviąsias sąnaudas. Daugelis įmonių nustato, kad bendradarbiavimas su patikimais metalo gamintojais šalia manęs duoda geresnę ekonomiką nei įrangos nuosavybė – ypač kintamoms apimtims ar specializuotoms galimybėms.

Taip pat apsvarstykite, kaip lazerinė pjaustymo technologija siejasi su jūsų platesniais gamybos poreikiais. Šiuolaikinė gamyba vis dažniau reikalauja integruotų sprendimų – pjaustymo, kuris be trinties perbėgtų į formavimą, suvirinimą ir surinkimą. Lazerinis suvirintojas arba lazerinė suvirinimo mašina gali papildyti jūsų pjaustymo galimybes, užtikrindama visiškai vidinių gamybos procesų kontrolę. Nešiojamosios lazerinės suvirinimo mašinos dabar neša suvirinimo tikslumą į mažesnes operacijas, kurios anksčiau buvo ribojamos tradicinėmis suvirinimo mašinomis.

Taikymams, išeinantys už pjaustymo ribų į tikslų metalo formavimą ir surinkimą – ypač automobilių ir pramonės sektoriuje – bendradarbiavimas su integruotais gamybos partneriais suteikia visapusiškus sprendimus. IATF 16949 sertifikuoti gamintojai, tokie kaip Shaoyi parodo, kaip kokybės sistemos apima visą gamybos procesą. Jų DFM palaikymas ir greitas kainos pasiūlymų paruošimas puikiai atitinka šiuolaikinės gamybos reikalaujamą lankstų partnerystės modelį, užtikrinantį tarpinį tiltą tarp tikslaus pjaustymo ir visiškų surinkimo galimybių.

Lazerio suvirinimo įrenginių ir suvirinimo mašinų aptarimas dažnai lygiagretus pjaunamosios įrangos pasirinkimui. Abi technologijos toliau sparčiai vystosi, pluoštiniai lazeriai keičia suvirinimą taip pat radikaliai, kaip jau pakeitė pjaustymą. Dirbtuvės, kurios kurią visapusiškas gamybos galimybes, vis dažniau vertina šias technologijas kartu.

Pasirinkite bet kurią kryptį, bet prisiminkite, kad technologija tarnauja verslo tikslams – o ne atvirkščiai. Pačios pažangiausios lazerinio pjaustymo sistemos nieko nevertos, jei jos neatitinka jūsų faktinių gamybos poreikių, rinkos pozicionavimo ir augimo krypties. Pradėkite nuo aiškių verslo reikalavimų, grįžtine tvarka nustatykite technines specifikacijas, ir priimsite sprendimus, kurie ilgą laiką duos naudos.

Jūsų metalo apdirbimo kelionė tęsiasi nuo šios vietos. Ar jūs pjaunate pirmąjį prototipą, ar didinate gamybą iki didelės apimties, jūsų išmokti principai sudaro pagrindą drąsiems, informuotiems sprendimams.

Dažniausiai užduodami klausimai apie metalo lazerinį pjaustymą

1. Koks lazerio tipas geriausiai tinka metalui pjaustyti?

Lazeriniai pluoštiniai lazeriai yra geriausias pasirinkimas metalui pjaustyti dėl jų 1,06 mikronų bangos ilgio, kurį metalai efektyviai sugeria. Jie pasižymi iki 42 % sieninio kištuko naudingumo koeficientu (wall-plug efficiency) lyginant su 10–20 % CO2 lazerių, sunaudoja maždaug trečdalį mažesnės energijos to paties pjovimo darbo atlikimui ir gali būti sutelkti į taškus, kurie yra 10 kartų mažesni nei CO2 lazerių. Meistrų reikmėms, dirbantiems su plonais medžiagų sluoksniais, aukštos galios diodiniai lazeriai siūlo prieinamesnę pradžios kainą, o pramoniniai procesai naudojasi pluoštiniais sprendimais nuo 1,5 kW iki 20+ kW, priklausomai nuo reikiamos medžiagos storio apdorojimo galimybės.

2. Kokio storio metalą gali nupjauti lazerinis pjūklas?

Metalo pjaustymo geba priklauso nuo lazerio galios ir medžiagos tipo. 1,5 kW pluošto lazeris gali pjaustyti minkštąjį plieną iki 10 mm storio ir aliuminį iki 6 mm. 6 kW sistema gali apdoroti minkštąjį plieną iki 25 mm ir nerūdijantį plieną iki 20 mm. Aukštai atspindinčios metalų rūšys, tokios kaip varis, pasiekia maksimumą apie 6 mm net ir aukštesnės galios sistemomis. Medžiagų savybės ženkliai veikia našumą – dėl aliuminio aukštos šilumos laidumo reikalingi didesni greičiai, o varis ir variniai lydiniai reikalauja pluošto lazerio technologijos, specialiai sukurtos atspindinčioms medžiagoms.

ar yra lazerinis pjūklas metalui?

Taip, keli lazerinio pjaustymo įrenginiai yra specialiai sukurti metalo apdirbimui. Pramoniniai pluoštiniai lazeriniai įrenginiai gamintojų TRUMPF, Bystronic ir AMADA tvarko gamybą su galia nuo 1 iki 20+ kW. Vidutinės kainos sistemos, kainuojančios nuo 50 000 iki 150 000 JAV dolerių, tinka dėžutėms, apdorojančioms įvairius užsakymus. Stalo CNC lazeriniai pjūklai, pradedant nuo maždaug 5 000 JAV dolerių, tinka prototipavimui ir mažomis serijomis gamybai. Šie įrenginiai tiksliai pjauna nerūdijantį plieną, minkštą plieną, aliuminį, varį, varį ir titaną su tikslumu iki ±0,001 colio.

4. Kiek kainuoja metalo lazerinis pjaustymas?

Lazerio pjaustymo plienas paprastai kainuoja nuo 13 iki 20 JAV dolerių per valandą tik pjaustymo operacijai. Tačiau įrangos visuminės savininkystės sąnaudos yra didelės – per penkerius metus lazerio pjaustymo mašinos TCO gali pasiekti beveik keturis kartus didesnę sumą nei pradinė pirkimo kaina. Eksploatacijos sąnaudos apima elektrą, pagalbinius dujų mišinus (azotas kainuoja apie 2,50 JAV dolerio už ciklą, o deguonis – 1 JAV doleris per valandą) ir sunaudojamąsias medžiagas, tokias kaip antgaliai ir lęšiai. Norint paslaugų išorėje, kainos skiriasi priklausomai nuo medžiagos storio, sudėtingumo ir apimties, konkurencingus pasiūlymus siūlo IATF 16949 sertifikuoti gamintojai, teikiantys paslaugas per 12 valandų.

5. Kokios saugos priemonės reikalingos lazerio pjaustymo operacijoms?

Pramoniniai lazeriniai pjūklai yra 4 klasės prietaisai, reikalaujantys išsamios saugos apsaugos. Būtina įranga apima bangos ilgiui specifinę lazerio apsaugos akinius, atitinkančius jūsų lazerio tipą (1064 nm pluoštui, 10 600 nm CO2), uždaras darbo zonas su sertifikuotais lazerio užuolaidomis ir dūmų siurbimo sistemas, parinktas pagal jūsų pjaunamo tūrio dydį. Metalo pjaustymas išskiria toksines medžiagas, tokias kaip švinas, kadmis ir heksavalentinis chromas. Cinkuotas plienas išskiria cinko oksidą, sukeliantį metalo dūmų karštinę. Operatoriai turi būti apmokyti ir turėti dokumentuotą mokymosi patvirtinimą, o patalpos turi būti aprūpintos gaisro gesinimo sistema, pritaikyta metalų gaisrams, avariniais stabdžiais ir kontroliuojamu prieiga veikimo metu.