Plieržio Lazerio Pjovimas Paaiškintas: Storumo Ribos, Kainos Ir Briaunos Kokybė Atskleista

Ką iš tikrųjų daro plieno lazerinis pjaustymas su metale

Ar kada nors domėjotės, kaip gamintojai sukuria tokius tobulybę atitinkančius plieno komponentus, kuriuos matote visur – nuo automobilių rėmų iki pramoninės įrangos? Atsakymas slypi plieno lazeriniame pjaustyme – procese, kai aukštos koncentracijos lazerinis spindulys apšviečia plieno paviršių, lydantis medžiagą ties spindulio patekimo vieta, kad su nepriekaištinga tikslumu išpjautų individualias dalis.

Taigi, kas gi yra lazerinis pjaustymas? Pagrindą sudaro terminis atskyrimo procesas. Susitelkęs aukštos galios lazerio šviesos spindulys —sutraukiamas iki kelių milimetrų skersmens—keliauja nurodytu maršrutu, lydantis, deginantis arba garinančias plieną savo kelyje. Tada pagalbinis dujų srautas pašalina išlydytą medžiagą, palikdamas švarų ir tikslų pjūvį. Šis lazerinis metalo pjaustymo metodas tapo aukso standartu metalo pjaustymo operacijoms, kur reikalingi siauri toleransai ir sudėtingos geometrijos.

Kaip sutelktas šviesos spindulys keičia kietą plieną

Įsivaizduokite, kad į mažytį spindulį sutelkiama tiek energijos, jog jis galėtų perkirpti kietą plieną tarsi karštą peilį per sviestą. Būtent tai ir vyksta pjaustymo procese. Lazerio spindulys tiekia intensyvią šiluminę energiją į mikroskopinę vietą, beveik akimirksniu padidindamas plieno temperatūrą virš jo lydymosi taško.

Čia ir prasideda pati įdomiausia dalis. Skirtingai nei bendrieji metalo pjaustymo būdai, lazerinis metalo pjaustymas reikalauja supratimo, kaip specifiniai plienas elgiasi esant ekstremaliai aukštai temperatūrai. Procesas vyksta trimis pagrindiniais mechanizmais:

• Lydymo pjaustymas: Lazeris lydina plieną, o inertinis dujas (paprasčiausiai azotas) išpučia tirštą medžiagą
• Liepsnos pjaustymas: Deguonis padeda lazeriui, sukurdamas egzoterminę reakciją, kuri padidina pjaunamąją galią
• Garinimo pjovimas: Ypač plonoms medžiagoms lazeris tiesiogiai garina plieną

Pasirinkimas tarp šių metodų priklauso nuo jūsų plieno tipo, storio ir reikiamo pjūvio krašto kokybės – veiksnių, kuriuos išnagrinėsime šioje gairėje.

Šiluminio atskyrimo mokslas

Kodėl plienas reikalauja ypatingos dėmesio palyginti su aliuminiu ar variu? Tai susiję su trimis svarbiausiomis savybėmis, kurios šį metalą daro unikaliai sudėtingą.

Pirmiausia, plieno santykinai žema šilumos laidumas veikia jūsų naudai. Skirtingai nei aliuminis, kuris greitai sklinda šilumą per visą medžiagą, plienas pjaustymo zonoje lokalizuoja šiluminę energiją. Tai leidžia tiksliai pjaustyti su minimaliomis šilumos paveiktomis zonomis – ypač naudinga dirbant su sudėtingais dizainais ar plonais lakštais.

Plieno tanki struktūra ir didelis anglies kiekis reikalauja tiksliai sureguliuoti lazerinę įrangą. Vietinis šildymas leidžia gauti švarius pjūvius, tačiau gamintojams reikia atidžiai kontroliuoti pjovimo greitį ir aušinimo metodus, kad būtų išvengta deformacijų ar iškraipymų didesniuose gabaluose.

Antra, dėl aukštesnės plieno lydymosi temperatūros reikia pakankamos lazerio galios, kad būtų pasiekta pilna skvarba. 1000 W skaidulinis lazeris gali išpjauti apie 10 mm anglinio plieno, tačiau tokio pat storio nerūdijantis plienas dėl savo legiravimo elementų reikalauja žymiai didesnės galios.

Trečia, deguonimi pagalbiniam pjovimui naudojant plieną susidaro oksidiniai sluoksniai. Kai deguonis naudojamas kaip pagalbinis dujos angliniam plienui pjauti, vyksta egzoterminė reakcija, kuri iš tikrųjų padeda pjovimo procesui – tačiau taip pat veikia pjūvio kraštų cheminę sudėtį. Nerūdijančiam plienui dažniausiai reikia azoto, kad būtų išlaikytos jo korozijai atsparios savybės.

Šių pagrindų supratimas nėra tik akademinis dalykas. Jie tiesiogiai veikia jūsų pasirinkimą dėl lazerio tipo, galios nustatymų, pagalbinių dujų ir pjaustymo greičių – sprendimų, kurie galutinai lemia, ar jūsų plieno lazerio pjaustymo projektas bus sėkmingas, ar ne.

Pluoštinis lazeris ar CO2 lazeris plieno taikymams

Dabar, kai suprantate, kaip plienas reaguoja į lazerio energiją, kyla kitas klausimas: kurį lazerio tipą turėtumėte pasirinkti? Jei esate tyrinėję bet kurią metalo lazerio pjaustymo mašiną, tikriausiai esate sutikę du vyraujančius technologijos tipus – pluoštinius lazerius ir CO2 lazerius . Abu gali pjaustyti plieną, tačiau tai daro esminiais skirtingais būdais, kurie turi įtakos jūsų greičiui, sąnaudoms ir galutiniams rezultatams.

Štai kokia realybė: šviesolaidžiai lazeriai jau 2025 m. užima apie 60 % metalų lazerinio pjaustymo rinkos, daug kur išstumiant CO2 sistemas iš plieno apdirbimo įmonių visame pasaulyje. Bet ar tai reiškia, kad CO2 pasidarė pasenusi technologija? Ne visai. Pažvelkime, kas tiksliai skiria šias dvi technologijas – ir kada viena iš jų geriau tinka jūsų specifinėms plieno pjaustymo poreikėms.

Šviesolaidiniai lazeriai ir jų pranašumai pjaustant plieną

Įsivaizduokite šviesolaidinius lazerius kaip tikslumo sportininkus metalų lazerinių pjaustymo sistemų pasaulyje. Šios standžios būsenos sistemos generuoja šviesą ~1064 nm (1,07 µm) bangos ilgyje, naudodamos optinius pluoštus, legiruotus retaisiais žemės elementais, tokiu kaip iterbis. Kodėl tai svarbu pjaunant plieną? Todėl, kad metalai šį trumpesnį bangos ilgį sugeria žymiai efektyviau nei ilgesnį CO2 bangos ilgį.

Kai 1 µm spindulys pasiekia anglinį ar nerūdijantį plieną, sugerties lygis žymiai viršija tą, kurį galėtumėte matyti naudodami CO2 lazerį. Tai tiesiogiai verčiasi į didesnius pjaustymo greičius – dažnai du iki penkis kartus didesnius plonam ir vidutinio storio lakštiniam plienui lyginant su CO2 sistemomis, turinčiomis tokią pačią galingumą.

Privalumai kaupiasi greitai:

• Aukštesnis efektyvumas: Šiuolaikiniai švyruokliniai lazeriai pasiekia 30–50 % elektros energijos panaudojimo efektyvumą, tai reiškia, kad jie elektrą verčia į lazerio energiją minimaliai švaistydami. 6 kW švyruoklinės sistemos sunaudoja apie 22 kW elektros energijos – palyginti su 65 kW, kuriuos sunaudoja 6 kW CO2 mašina.
• Minimalus priežiūra: Kadangi švyruoklinėse sistemose nėra veidrodžių, užsandarintų dujų vamzdelių ar sudėtingų optinių kelių, jų metinė priežiūra kainuoja tik 200–400 JAV dolerių, palyginti su 1000–2000 JAV dolerių CO2 įrangai.
• Ilgas tarnavimo laikas: Švyruoklinių lazerių diodiniai siurbliai tarnauja daugiau nei 100 000 valandų – maždaug 10 kartų ilgiau nei CO2 lazerių komponentai.
• Išskirtinė spindulio kokybė: Beveik difrakcijos ribojimo spinduliai sukuria itin mažus židinius, leidžiantys siauresnius pjūvius, tikslesnes tolerancijas (±0,05 iki ±0,20 mm) ir švaresnes briaunas.

Gaminių dirbtuvėms, apdorojančioms pagrindžiai anglinį plieną, nerūdijantį plieną ir aliuminio lakštus iki 20 mm storio, švyruokliniai lazeriai suteikia patrauklią grąžą. Pramonės analizė rodo įprasti atsipirkimo laikotarpiai 12–18 mėnesių, o visuminės savininkystės sąnaudų taupymas per penkerius metus viršija 520 000 JAV dolerių, palyginti su CO2 sistemomis.

Kada CO2 spinduliuolės dar turi prasmės plienui

Ar pluošto dominavimas reiškia, kad jūsų esama CO2 spinduliuole metalą pjaunančia mašina turėtų būti eksponuota muziejuje? Ne būtinai. CO2 spinduliuolės – veikiančios 10,6 µm bangos ilgyje – išlaiko tam tikras privalumų sritis, kurios išlaiko jų aktualumą kai kurioms plieno apdorojimo sritims.

Apsvarstykite storaplėvio apdorojimą. Nors pluošto spinduliuolėmis galima pjaustyti anglinį plieną iki 100 mm naudojant aukštos galios sistemas, CO2 spinduliuolės dažnai užtikrina geresnę pjūvio krašto kokybę sekcijose, viršijančiose 25 mm. Ilgesnis bangos ilgis sukuria kitokias termines dinamikas, kurias kai kurie operatoriai pageidauja naudoti sunkiajai konstrukciniam plienui gaminti.

CO2 sistemos taip pat puikiai veikia, kai jūsų darbo eiga apima ne metalinius medžiagų. Jei apdirbate akrilo plastiką, medį, odą ar plastikus kartu su plieno apdorojimu, pjovimo mašinoms skirta CO2 laseris suteikia universalumą, kuris pateisina jos buvimą. 10,6 µm bangos ilgis efektyviai sąveikauja su organinėmis medžiagomis, kurias pluošto lazeriai sunkiai apdoroja švariai.

Be to, žymiai mažesnės pradinės CO2 įrangos kainos – kartais 5–10 kartų mažesnės nei lygiavertės pluošto sistemos – padaro jas pasiekiamomis mažesnėms dirbtuvėms ar specializuotoms storumo plokštės aplikacijoms, kur pjovimo greitis yra mažiau svarbus už kraštų apdailos kokybę.

Išsami technologijų palyginimas plieno pjaustymui

Pasiruošę pamatyti, kaip šios technologijos atitinka visus rodiklius, svarbius plieno lazeriniam pjaustymui? Šis išsamas palyginimas apima veiksnius, kurie tiesiogiai veikia jūsų gamybos kokybę ir pelningumą:

Parametras	Skaidulinis lazeris	CO2 lasers
Bangos ilgis	1064 nm (1,07 µm)	10 600 nm (10,6 µm)
Plieno sugerties sparta	Aukšta – metalai efektyviai sugeria 1 µm šviesą	Žemesnis—ilgesnės bangos ilgio šviesa labiau atsispindi nuo metalinių paviršių
Pjovimo greitis (plonas plienas <6 mm)	3–5 kartus greičiau nei atitinkama CO2 galia	Bazinis greitis
Pjovimo greitis (storas plienas >20 mm)	Palyginama, greičio pranašumai mažėja	Konkurencinga, dažnai teikiama pirmenybė krašto kokybei
Didžiausias plieno storis	Iki 100 mm (anglies plienas) su aukštos galios sistemomis	100 mm ir daugiau su deguonies pagalba
Krašto kokybė (ploni medžiagai)	Puiki—siauras pjūvis, minimalus nuolydis	Gerai – šiek tiek platesnis pjūvis
Briaunų kokybė (storos medžiagos)	Gera	Dažnai geresnis 25 mm ir storesniems profiliams
Elektros energijos naudingumo koeficientas	30–50 % energijos naudojimo efektyvumas	10–15 % efektyvumas
Elektros suvartojimas (6 kW išvestis)	~22 kW elektros sąnaudos	~65 kW elektros sąnaudos
Metinės priežiūros išlaidos	$200-400	$1,000-2,000
Komponentų tarnavimo laikas	virš 100 000 valandų (diodiniai siurbliai)	~10 000–25 000 valandų
Pradinės įrangos kaina	5–10 kartų didesnis nei atitinkamas CO2	Žemesni pradiniai investicijos
Atspindinčios metalo apdorojimo galimybės	Puikus – puikiai apdoroja aliuminį, varį, varinius lydinius	Sudėtinga – atspindžio problemos su šiais metalais
Tipiškas grąžinamojo pelno laikotarpis	12-18 mėnesių	24–30 mėnesių

Duomenys aiškiai atskleidžia daugumos metalo pjaustymo lazerinių įrenginių taikymo sričių situaciją: plieno apdorojimui iki 20 mm storio dominuoja šviesolaidiniai lazeriai, kurie užtikrina didesnį greitį, žemesnius eksploatacijos kaštus ir aukštesnį tikslumą. Tačiau sprendimas ne visada būna tiesioginis.

Jei jūsų projektai nuolat susiję su stambiu struktūriniu plienu, kurio storis viršija 25 mm, o kraštų kokybė svarbesnė už greitį, arba jei apdorojate mišrius medžiagų tipus, įskaitant ne metalus, CO2 technologija išlaiko tikrąją vertę. Metalų lazerinių pjaustytuvų rinka yra pasislinkusi link šviesolaidinių sistemų dominavimo, tačiau protingi gamintojai pritaiko technologijos pasirinkimą savo specifinei gamybos apimčiai.

Šių skirtumų supratimas padeda priimti pagrįstus sprendimus – tačiau lazerio tipas yra tik vienas kintamasis. Plieno rūšis, kurią pjaunate, sukelia savus iššūkius ir veiksnius, kurie tiesiogiai veikia jūsų rezultatus.

Kurios plieno rūšys geriausiai tinka lazeriniam pjaustymui

Jūs pasirinkote savo lazerio tipą – bet štai ką daugelis gamintojų nepastebi: plieno rūšis, esanti jūsų pjaustymo stende, yra tokia pat svarbi kaip ir įranga, kuria ji apdorojama. Ne visi plienai vienodai reaguoja į lazerinę energiją. Kai kurie puikiai pjaunami beveik be jokių parametrų koregavimo, o kitiems reikia specialių technikų arba jie sukelia erzinančias kokybės problemas.

Kodėl taip atsitinka? Visa tai priklauso nuo cheminės sudėties. Anglies kiekis, lydinio elementai ir paviršiaus būklė visi lemia, kiek efektyviai lazerio spindulys prasiskverbia ir atskiria medžiagą. Tyrimai iš TWI patvirtina, kad medžiagos sudėtis turi didesnį poveikį bendrai lazerinio pjaustymo kokybei nei sumuotas lazerinio pjaustymo aparato ir operatoriaus poveikis – kokybės skirtumas dėl skirtingos medžiagos sudėties buvo dvigubai didesnis nei tada, kai tą pačią medžiagą apdorodavo skirtingi operatoriai skirtingose mašinose.

Panagrinėkime, kurios rūšys užtikrina optimalius rezultatus, o kurios reikalauja specialaus elgesio.

Plieno lydiniai, kurie pjauna kaip sviestas

Jei norite numatomo, aukštos kokybės pjovimo su minimaliomis problemomis, šios plieno kategorijos turėtų būti jūsų pirmasis pasirinkimas. Jos siūlo idealų derinį iš terminių savybių, nuoseklios sudėties ir paviršiaus charakteristikų, kurias mėgsta lazeriniai sistemos.

Mažai anglies turintis plienas ir žemojo anglies plienas yra aukso standartas plieno lazeriniam pjovimui. Dažnai naudojami konstrukciniai plienai, tokie kaip S275 ir S355, turi anglių kiekį paprastai žemiau nei 0,25 %, dėl ko susidaro lankstus apdorojimo langas. Jų numatoma terminė elgsena reiškia, kad tinkamai sukonfigūravus įrangą, galima gauti švarius pjaustymus storio diapazone nuo 0,5 mm iki 30 mm.

Kodėl šios rūšys yra tokios palankios? Jų santykinai vienoda sudėtis reiškia mažiau netikėtumų pjovimo metu. Geležies anglies matrica nuosekliai sugeria lazerio energiją, sukuriant stabilias lydalio kauptuves, kurios efektyviai pašalinamos su pagalbine duja. Pastebėsite lygius pjūvio kraštus su minimaliu aprūkimu, kai parametrai tinkamai sureguliuoti.

Ypatingo dėmesio nusipelnė CR4 (Cold Reduced Grade 4) minkštasis plienas plonos plokščių aplikacijoms. Šis valcuotas šaltai medžiaga pasižymi ypač lygiu paviršiaus apdorojimu, kuris gerina pjūvio briaunos kokybę – tai ypač vertinga automobilių karbonui ir matomoms detalėms, kur estetika svarbi tiek pat, kiek funkcionalumas.

Plieno rūšių tinkamumo gidas

Pasiruošę pamatyti, kaip skirtingos plieno rūšys tinka lazerinei apdorojimui? Ši išsami apžvalga suskirsto dažnas rūšis pagal jų elgseną lazeriniam pjaustymui:

Kategorija	Plieno tipai	Anglies turinys	Lazerinio pjaustymo elgsena	Rekomenduojamas storio diapazonas
Ideali	Minkštasis plienas (S275, S355), Mažos anglies plienas, CR4	<0.25%	Švarūs pjūviai, plačių apdorojimo langas, numatomi rezultatai	0,5 mm – 30 mm
Ideali	Lazeriui tinkančios plieno rūšys (optimizuota sudėtis)	0.09-0.14%	Pagerinta pjūvio krašto kokybė, galimi didesni pjaustymo greičiai	3 mm – 30 mm
Priimtina	304 nerūdijantis plienas (austenitinis)	<0.08%	Gerai pjaunamas, norint pasiekti korozijai atsparumą, reikia azoto pagalbos	0,5 mm – 30 mm
Priimtina	316 nerūdijantis plienas (austenitinis)	<0.08%	Panašus į 304, molibdeno kiekis šiek tiek veikia šiluminį elgesį	0,5 mm - 25 mm
Priimtina	430 nerūdijantis plienas (feritinis)	<0.12%	Pjaunamas gerai, tačiau labiau linkęs kietėti pjūvio kraštuose	0,5 mm - 20 mm
Priimtina	Zintec (cinkuotas šaltai valcuotas)	Mažas	Geros rezultatai, cinko danga užtikrina apsaugą nuo korozijos pjovimo metu	0,7 mm - 3 mm
Priimtina	Galvanizuota plieno medžiaga	Mažas	Reikalinga garų ištraukimas, cinko sluoksnis veikia kraštinės chemiją	0,7 mm - 5 mm
Problematiška	Aukšto silicio plienai (>0,4 % Si)	Skiriasi	Pagerinamas šiurkštumas, tačiau sumažėja kraštinės statmenumas	Reikalingas parametrų reguliavimas
Problematiška	Stipriai dengti/dažyti plienai	Skiriasi	Dangos sukuria garus, užteršia pjūvius, sumažina kokybę	Būtinas paviršiaus paruošimas
Problematiška	Smulkinti paviršiai	Skiriasi	Šiurkštesni pjūviai lyginant su pradinio valcavimo ar apdorotais paviršiais	Priimti kokybės kompromisą arba paruošti paviršių

Nerūdijančio plieno pjaustymas lazeriu: suprantant markių skirtumus

Nerūdijančio plieno pjaustymas lazeriu yra viena dažniausių – ir kartais labiausiai neteisingai suprantamų – metalo apdirbimo srities taikymo sričių. Taip, nerūdijantį plieną galima pjaustyti lazeriu puikiais rezultatais, tačiau ne visos markės elgiasi vienodai.

304 nerūdijantis plienas (turbūt 18 % chromo ir 8 % nikelio) yra pagrindinė nerūdijančio plieno pjaustymo lazeriu rūšis. Jos austenitinė struktūra užtikrina puikų pjaunamumą, o plačiai paplitęs prieinamumas daro ją numatyta pasirinkimu maisto perdirbimo įrangai, architektūrinėms detalėms ir bendram apdirbimui. Kai reikia pjaustyti nerūdijantį plieną lazeriu korozijai atsparioms aplikacijoms, 304 dažniausiai siūlo geriausią našumo ir kainos santykį.

316 nerūdijantis aiserinis plienas papildomai pridedamas molibdenas (paprastai 2–3 %), kuris padidina atsparumą korozijai, ypač chloridams ir jūrinėms aplinkoms. Lazeriniam nerūdijančio plieno pjaustymui 316 veikia panašiai kaip 304, tačiau dėl molibdeno kiekio šiek tiek skiriasi šiluminės charakteristikos. Naudojant azotą kaip pagalbinį dujinį agentą, galima tikėtis palyginti panašios pjaustymo kokybės.

Koks svarbiausias veiksnys lazeriniam nerūdijančio plieno rūšių pjaustymui? Pagalbinio dujinio agento parinkimas. Skirtingai nei anglinis plienas (kur deguonies naudojimas gali palengvinti pjaustymą dėl egzoterminės reakcijos), nerūdijantis plienas paprastai reikalauja azoto, kad būtų išlaikytas chromo oksido sluoksnis, užtikrinantis atsparumą korozijai. Deguonimi pagreitintas pjaustymas palieka oksiduotas briaunas, kurios pažeidžia medžiagos apsaugines savybes.

Problematiškos plieno rūšys ir kaip su jomis elgtis

Kai kurie plienai pasipriešina. Supratimas, kodėl tam tikros rūšys yra sudėtingesnės, ir žinios apie tai, kokios korekcijos padeda, išgelbės nuo nepriimtų detalių ir sugaištos medžiagos.

Silicio kiekis pateikia įdomų kompromisą. TWI tyrimai nustatė, kad silicis yra svarbiausias elementas, turintis įtakos lazerio pjūvio krašto kokybei. Yra tokia problema: didesnis silicio kiekis gerina paviršiaus šiurkštumą (lygesni pjūviai), tačiau neigiamai veikia krašto statmenumą. Jei jūsų plienas turi daugiau kaip 0,4 % silicio, reikės koreguoti parametrus arba priimti tam tikrą kompromisą matmeninėje tikslumo srityje.

Stipriai dengti ar dažyti plienai sukelia kelias problemas. Danga garuojant pjovimo metu sukuria dūmus, kurie gali užteršti pjūvio kraštą ir optiką. Dažai ir milteliniai denginiai dažnai turi junginių, kurie netikėtai reaguoja į lazerio energiją. Norint gauti švarius rezultatus, prieš apdorojimą reikia nuimti dangą iš pjovimo tako.

Cinkuoti ir cinkuota danga padengti medžiagų reikalauja atsargaus tvarkymo. Nors Zintec ir cinkuotą plieną galima sėkmingai pjaustyti (paprastai 0,7–5 mm diapazone), cinko sluoksnis garuoja žemesnėje temperatūroje nei plieno pagrindas. Tai sukuria cinko garus, reikalaujančius tinkamų ištraukimo sistemų, ir gali paveikti kraštų cheminę sudėtį. Rezultatai daugumai taikymų lieka priimtini, bet supraskite kompromisus.

Kaip dėl aliuminio lazerinio pjaustymo ir kitų atspindinčių medžiagų? Nors šis vadovas susitelkia į plieną, verta paminėti, kad tokios medžiagos kaip aliuminis reikalauja visiškai kitokių apmąstymų. Galite efektyviai pjaustyti aliuminį pluošto lazeriais (kurie geriau tvarkosi su atspindinčiomis metalinėmis medžiagomis nei CO2), tačiau apdorojimo parametrai žymiai skiriasi nuo plieno taikymų.

Paviršiaus paruošimo reikalavimai pagal kategoriją

Jūsų plieno paviršiaus būklė tiesiogiai veikia pjaustymo kokybę – kartais labiau, nei tikėtumėtės. Štai ko reikalauja kiekviena kategorija:

Idealiems plieno rūšims (minkštas plienas, mažakarbonis)

• Rūdžių sluoksnis gali likti – tyrimai rodo, kad rūdžių sluoksnio apdorojimas neturi didelės įtakos lazerinio pjaustymo kokybei
• Užtikrinkite, kad medžiaga būtų plokščia ir be ryškių rūdžių ar stipraus užterštumo
• Lengvas paviršinis oksidavimas yra priimtinas deguonimi pagalbiniame pjaustyme
• Laiku tinkamai saugokite medžiagas, kad išvengtumėte drėgmės kaupimosi ir pernelyg stipraus korozijos

Priimtinoms rūšims (nerūdijantis plienas, dengtas plienas):

• Prieš pjaunant nuimkite apsaugines plėveles, kad išvengtumėte dūmų ir kraštų užterštumo
• Nerūdijančiam plienui užtikrinkite švarias paviršius be aliejų ar tepalų
• Cinkuotiems medžiagoms reikalingas tinkamas vėdinimas ir dūmų šalinimas
• Patikrinkite cinko dengimo svorį ant cinkuoto plieno – storesnis dengimas sukuria daugiau dūmų
• Renkantis dengtas ar nedengtas medžiagas atsižvelkite į reikalavimus krašto kokybei

Problematiškiems plieno rūšims:

• Venkite paviršių šaudymo prieš lazerinį pjaustymą – TWI tyrimai patvirtina, kad šaudymas sukuria šiurkštesnius lazerinių pjūvių kraštus lyginant su pradiniu valcavimu ar apdaila
• Nuimkite dažus, miltelinius dengalus ir storesnius dangalus nuo pjaunamų zonų
• Pliečiams su aukštu silicio kiekiu išbandykite bandinius, kad nustatytumėte optimalius parametrus prieš pradedant gamybą
• Įrašykite sėkmingus nustatymus būsimam naudojimui su sudėtingomis medžiagomis

Žinėjimas, kurios plieno rūšys yra gerai pjaunamos, o kurios reikalauja papildomo dėmesio, užtikrina pasiekimą. Tačiau rūšies pasirinkimas yra tik viena lygties dalis. Plieno storis įveda kitą svarbią kintamąją, tiesiogiai nulemiančią, kokios lazerio galios lygis ir pjaustymo strategijos tiks jūsų projektui

Plieno storio ribos ir lazerio galios reikalavimai

Jūs pasirinkote plieno rūšį ir lazerio tipą – bet štai klausimas, kuris lemia jūsų projekto sėkmę: ar jūsų lazeris iš tikrųjų gali išpjauti jūsų medžiagos storį? Tai nėra tik teorinė problema. Gamyklos nuolat suvokia, kad „maksimalus storis“, nurodytas reklaminiuose brošiūrose, atskleidžia tik dalį tiesos.

Štai ką žino patyrę liejikai: trys skirtingi storio lygmenys kuriuos turėtumėte suprasti – absoliutus maksimumas (galima, bet neprotinga), kokybės maksimumas (priimtinas kraštų apdorojimas) ir gamybos maksimumas (kur uždirbate pinigus pastoviais rezultatais). Pelningiausi plokščių metalo lazerio pjaustymo procesai koncentruojasi būtent į šią trečiąją kategoriją.

Iššifruokime, ką iš tikrųjų gali jūsų plokščių metalo lazerio pjovimo įrenginys – ir kada reikėtų apsvarstyti alternatyvas.

Maksimalus pjaunamas storis pagal lazerio galingumą

Koks gali būti plieno skardos storis, kurį galima apdoroti švyturu? Atvirai atsakant, tai priklauso nuo švytuvo galios, medžiagos tipo, pjaizdymo dujų ir reikiamo kokybės lygio. Tačiau jums reikia konkrečių skaičių projekto planavimui. Ši išsami lentelė pateikia realius storumo ribojimus skirtingoms galios kategorijoms metalo pjovimui švyturu:

Laserio galia	Anglinis plienas (O₂ pagalba)	Nerūdijantis plienas (N₂ pagalba)	Aliuminis (N₂ pagalba)	Geriausia taikymo sritis
1–2 kW	Iki 10 mm	Iki 5 mm	Iki 4 mm	Plonos skardos gamyba, didelio greičio apdorojimas
3 KW	Iki 16 mm	Iki 8 mm	Iki 6 mm	Pirmasis „rimtas“ pramoninis švyturas daugeliui cechų
6 kW	Iki 22 mm	Iki 12 mm	Iki 10 mm	Geriausias ilgalaikis grąžinimas investicijoms bendrosiose gamybos veiklose
10–12 kW	Iki 30 mm	Iki 20 mm	Iki 16 mm	Storaplokštė kaip pagrindinė veikla, ne kartūniniai darbai
15–20 kW	Iki 50 mm	Iki 30 mm	Iki 25 mm	Storinė konstrukcinė plieno apdaila, specialūs storaplokščio darbai
30 kW+	Iki 100 mm	Iki 50 mm	Iki 40 mm	Specialūs ypatingai storiems lakštams

Pastebite kažką svarbaus? Anglinis plienas visada rodo didesnį storio apdorojimo gebėjimą nei nerūdijantis ar aliuminis toje pačioje galios lygyje. Kodėl? Kai pjautomas anglinis plienas su deguonies pagalbos dujomis, vyksta egzoterminė reakcija – deguonis iš esmės padeda „perdeginti“ medžiagą. Pagal industrijos analizė , apie 60 % pjaustymo darbo ant plieno atlieka deguonis, todėl galima žymiai labiau išplėsti maksimalaus storumo ribas.

Nerūdijantis plienas ir aliuminis naudoja azoto pagalbos dujas (apsaugines dujas, kurios neleidžia oksidacijai), tai reiškia, kad beveik visą darbą turi atlikti tik lazeris. Dėl to tos pačios galios lygio sistemomis skirtingoms medžiagoms pasiekiamas labai skirtingas maksimalus storis.

Kaip pagalbos dujų parinktis veikia jūsų storio apdorojimo galimybes

Pasirinkti tarp deguonies ir azoto – tai ne tik kraštinės būklės klausimas; tai tiesiogiai nulemia, kokio storio medžiagą galima pjaustyti. Šio ryšio supratimas padeda tinkamai pritaikyti lakštinio metalo lazerinio pjaustymo mašinos galimybes savo projekto reikalavimams.

Deguonimi pagalbinis pjaustymas (anglis):

• Leidžia padidinti maksimalų pjaustymo storį 30–50 % lyginant su azotu toje pačioje medžiagoje
• Sukuria egzoterminę reakciją, kuri prideda pjaustymo energijos
• Pjaunamuose kraštuose susidaro oksidų sluoksnis – priimtinas daugelyje konstrukcinių taikymų
• Duju suvartojimas yra 10–15 kartų mažesnis nei azoto atveju, todėl sumažėja eksploatacijos išlaidos
• Greitis ribojamas degimo proceso, o ne lazerio galios (1500 W ir 6000 W lazeris ploną plieną pjauna panašiu greičiu naudojant deguonį)

Azotu pagelbintas pjaustymas (nerūdijantis plienas, aliuminis ar aukštos kokybės anglinio plieno kraštai):

• Gamina be oksidų kraštus, paruoštas suvirinimui arba milteliniam dengimui be papildomų operacijų
• Pjaustymo greitis tiesiogiai koreliuoja su lazerio galia – daugiau vatų reiškia greitesnį apdorojimą
• Maksimalus storis yra sumažėjęs lyginant su deguonies naudojimu angliniam plienui
• Didesnis dujų suvartojimas didina eksploatacijos išlaidas, kai storis didėja
• Būtina palaikyti apdorotų nerūdijančio plieno pjūvių atsparumą korozijai

Ploname pliene, jei lazerio operatorius gali padidinti apdorojimo greitį ir gaminti daugiau detalių geresne kokybe už tą pačią ar šiek tiek didesnę kainą, azotas turėtų būti rimtai svarstomas kaip pagalbinės dujos.

Praktinė išvada? Jei lazeriu apdirbate plieno lakštus iki 6 mm ir reikalingi kraštai, tinkami dažymui, azotas yra protingas pasirinkimas, nepaisant didesnių dujų sąnaudų. Storam konstrukciniam angliniam plienui, kur svarbiau pralaidumas nei išvaizda, deguonis ženkliai padidina maksimalias galimybes.

Kai jūsų plienas per storas lazeriui

Štai viena tiesa, kurią reklaminiai brošiūros jums nepasakys: tik todėl, kad lazeris gali gali išpjauti tam tikrą storį, dar nereiškia, kad jis turėtų tai turėtų daryti. Storių ribų viršijimas sukelia realias gamybos pasekmes.

Kai artėjate prie maksimalaus storio bet kokiam lazeriniam metalo lakštų pjaustymo procesui, tikėkitės šių kompromisų:

• Žymiai lėtesni pjaustymo greičiai: Storumas visada keičia greitį į stabilumą – gamybos laikas gali padidėti 5–10 kartų lyginant su optimaliomis storio ribomis
• Padidėjęs krašto šiurkštumas: Droso susidarymas, sluoksniavimasis ir paviršiaus nelygumai tampa ryškesni
• Didesnis dujų suvartojimas: Stores plokštės reikalauja didesnio pagalbinių dujų slėgio ir srauto
• Didėjantys šilumos paveiktų zonų dydžiai: Daugiau šiluminės energijos reiškia didesnę galimybę lenkimuisi ar metalurginiams pokyčiams
• Sumažėjęs nuoseklumas: Pasiekus maksimalias ribas, net maži parametrų svyravimai sukelia didesnius kokybės pokyčius

Kada lazerinis pjaustymas nebeprasmingas? Apsvarstykite alternatyvas, kai:

• Jūsų angliaragis plienas viršija 30–35 mm, ir jums reikia pramoninio lygio apdorojimo našumo
• Briaunos kokybės reikalavimai yra svarbūs medžiagoms, artėjančioms prie maksimalaus storio
• Storai plokštėj darbo pjovimo greitis svarbesnis už tikslumą
• Jūsų lazerinio pjovimo įrenginio lakštinio metalo galimybės tiesiog negali pasiekti reikiamo storio

Šiomis aplinkybėmis geresnių rezultatų galima pasiekti naudojant plazmos pjovimą (efektyviai tvarko storus lakštus), vandens srovės pjovimą (be šilumos paveiktojo sluoksnio) arba deguonies deginimą (kainos požiūriu efektyvus labai storam angliaračiui). Protingi gamintojai pritaiko procesą pagal užduotį, o ne verčia visus projektus viena technologija.

Praktinės pasekmės projektų planavimui

Pasiruošę taikyti šiuos storio parametrus savo realiems projektams? Štai ką šie skaičiai reiškia jūsų gamybos sprendimams:

• Dieninei gamybai sutelkite dėmesį į 80 % nuo maksimalaus storio: Jei jūsų 6 kW lazeris maksimaliai gali išpjauti 22 mm angliaragį plieną, planuokite gamybą 16–18 mm ribose, kad užtikrintumėte pastovią kokybę ir greitį
• Derinkite galingumą prie savo tipinės apkrovos: Daugelis gamyklų pasiekia geriausią grąžą 3–12 mm storio diapazone – 20 kW galios įrenginių pirkimas retiems storiems lakštams dažnai duoda prastą grąžą
• Realistiškai įvertinkite pagalbinių dujų biudžetą: Azoto suvartojimas žymiai didėja, didėjant medžiagos storiui – tai atsižvelkite nustatydami kainą vienam gaminio elementui
• Planuodami maksimalius apkrovos ribojimus, atsižvelkite į antrines operacijas: Artimos maksimaliam storiui pjovimo operacijos gali reikalauti šlifavimo, deburavimo ar kitų apdailos darbų prieš surinkimą
• Apsvarstykite labai storų lakštų apdorojimą išorėje: Retkarčiais pjoviate 30 mm ir storesnius lakštus? Išorinis apdorojimas gali kainuoti mažiau nei įrangos įsigijimas tokiam storiui

Šių storių ribų supratimas padeda nustatyti realistiškus reikalavimus ir tinkamai parinkti įrangą. Tačiau storis yra tik vienas kintamasis pjovimo lygtyje – kaip lazerinė technologija atitinka plazmos, vandens srovės ir mechaninius metodus, kai atsižvelgiama į visus veiksnius?

Lazerinė, plazmos ir vandens srovės pjovimo palyginimas plienui

Jūs turite pjaustyti plieną – bet ne tik laserinė technologija yra jūsų pasirinkimas. Ieškant plazmos pjaustymo šalia manęs ar vertinant vandens srovės pjovimo paslaugas, jūs susiduriate su sprendimu, kuris paveiks jūsų projekto kokybę, terminus ir biudžetą. Koks iššūkis? Dauguma palyginimų praleidžia specifinius niuansus, kurie svarbūs plieno taikymui.

Štai ką supranta patyrę gamintojai: kiekvienas pjaustymo metodas puikiai tinka skirtingoms situacijoms. CNC plazmos pjaustytuvas dominuoja storame konstrukciniame pliene, kur greitis svarbesnis už tikslumą. Vandens srovė išsaugo medžiagos savybes, kai šiluminiai pažeidimai nepriimtini. Mechaniniai metodai vis dar turi prasmės tam tikroms aplikacijoms. O laserinis pjaustymas? Jis užima aukso viduriuką, kuris dažnai – bet ne visada – suteikia geriausią pusiausvyrą plieno projektams.

Išnagrinėkime, kaip šios technologijos veikia pjaunant plieną, kad galėtumėte pritaikyti tinkamiausią metodą savo specifinėms reikmėms.

Keturios pjaustymo technologijos varžosi dėl plieno

Skamba sudėtingai? Nėra būtina. Kiekviena technologija veikia pagal esmingai skirtingus principus, kurie lemia numatomus privalumus ir apribojimus pjaunant plieną.

Lazerinis pjovimas koncentruoja intensyvią šviesos energiją, kad išlydytų arba išgarintų plieną nurodyta programa nustatyta kryptimi. Kaip jau aptarėme šiame vadove, šis terminis procesas užtikrina išskirtinį tikslumą plonoms ir vidutinio storio plieno plokštėms, o pjovimo greitis daro jį ekonomiškai patrauklų gamybos apimtims.

Plazminė girta naudoja elektros lanką ir suspaustą dujinį srautą, kad sukurtų superkarštą plazmos jetą— pasiekiantį temperatūrą virš 30 000 °F —kuris išlydo laidžius metalus. Įsivaizduokite plazmos pjūklą kaip karštą peilį, specialiai sukurtą storiems plieno lakštams. Šiuolaikinės CNC plazmos stalų sistemos sujungia šią galingą pjovimo jėgą su kompiuterine valdymo sistema, kad pasiektų pramonei tinkamus rezultatus.

Vandens strūvio girta naudoja visiškai kitokį požiūrį: aukšto slėgio vanduo, sumaišytas su abrazyvinėmis dalelėmis, pjauna medžiagą be šilumos. Šis šaltasis pjovimo procesas visiškai pašalina šilumos paveiktas zonas – tai yra būtina, kai medžiagos savybės turi išlikti nepakitę. Pramonės prognozės rodo, kad vandens srovės rinka iki 2034 m. pasieks daugiau nei 2,39 mlrd. JAV dolerių, atspindint didėjantį poreikį pjaustyti be šilumos.

Mechaninis pjovimas (pjovimas žirklėmis, pjovimas pjūklu, išspaudimas) remiasi fizinėmis jėgomis medžiagai atskirti. Nors šios mechaninės priemonės mažiau sudėtingos nei terminės ar abrazyvinės, jos išlieka ekonomiškai naudingos paprastiems pjovimams, didelės apimties ruošinių gamybai ir situacijoms, kai kraštų apdorojimas mažiau svarbus už pralaidumą.

Visiškas technologijų palyginimas plieno taikymui

Pasiruošę pamatyti, kaip šios metodikos atitinka kiekvieną svarbų veiksnį? Šis išsamus palyginimas sutelktas tik į plieno pjovimo našumą:

Gamintojas	Lazerinis pjovimas	Plazminė girta	Vandens strūvio girta	Mechaninis pjovimas
Briaunos kokybė	Puikus – lygūs kraštai, reikia minimalaus papildomo apdorojimo	Gerai—palyginti lygus, su minimaliu šlaku tinkamai sureguliuotose sistemose	Puikiai—lygus paviršius net ir storesnėms medžiagoms	Kintamas—priklauso nuo metodo; pjovimas gauna švarias briaunas, pjovimas kirviu palieka grublesnį paviršių
Šilumos paveiktas zonos	Minimalus—mažas šilumos takos plotas dėl susitelkusio spindulio ir greito pjaustymo	Vidutinis iki didelio—aukšta temperatūra sukuria pastebimą šilumos takos plotą	Nėra—šaltas pjaustymo procesas visiškai išsaugo medžiagos savybes	Nėra—pjovimo metu nėra šiluminio poveikio
Plieno storio diapazonas	0,5 mm iki 50 mm ir daugiau (priklausomai nuo galios); optimalus plonoms ir vidutinėms plokštėms	3 mm iki 150 mm ir daugiau; puikiai tinka storiems laidžiems metalams	0,5 mm iki 300 mm ir daugiau; apdoroja beveik bet kokio storio medžiagą	Apribota įrankiais; dažniausiai mažiau nei 25 mm daugumai operacijų
Tikslūs leistini nuokrypiai	±0,05 iki ±0,20 mm – išskirtinė tikslumas sudėtingoms formoms	±0,5 iki ±1,5 mm – tinkamas konstrukciniam darbui, mažiau tikslus nei lazeris	±0,1 iki ±0,25 mm – aukštas tikslumas, palyginamas su lazeriu	±0,25 iki ±1,0 mm – priklauso nuo įrankių būklės ir medžiagos
Pjaustymo greitis (plonas plienas)	Labai greitai – pluošto lazeriai puikiai dirba su medžiaga storesne nei 10 mm	Greitai – konkurencingas plonai medžiagai, tačiau lėtesnis nei optimizuotas lazeris	Lėtai – tikslumas pasiekiamas nebeigiant greičio	Labai greitai – kirpimas ir skardos skylės mušimo operacijos yra itin greitos
Pjovimo greitis (storas plienas)	Vidutinis—žymiai lėtėja didėjant storiui	Labai greitas—3–4 kartus greičiau nei vandens srove pjovimas 1 colio storio pliene	Lėtas—bet pastovi kokybė nepriklausomai nuo storio	Greitas—pjūklas efektyviai tvarko storus lakštus
Sudėtinga formos gebėjimas	Puikus—tinka sudėtingiems dizainams, mažoms skylėms, siaurų apsukimų kampams	Geras—ribotas dėl labai smulkių detalių ar mažų elementų	Puikus—pjauna bet kokią formą be įrankių keitimo	Ribotas—apsiriboja paprastomis geometrijomis
Įrangos kaina	Aukštas—pluošto lazeriniai įrenginiai reikalauja didelių investicijų	Vidutinis—apie 90 000 JAV dolerių už visą sistemą	Aukštas—apie 195 000 JAV dolerių palyginamai sistemai	Žemas iki vidutinio—labai skiriasi priklausomai nuo įrangos tipo
Eksploatacijos sąnaudos vienam pėdai	Žemas iki vidutinio—efektyvus elektros energijos naudojimas, dujų kaina kinta	Žemas—priklausiniai ir elektros energija yra ekonomiški	Vidutinis iki aukšto—abrazyvinė medžiaga sukuria nuolatines išlaidas	Žemas—daugumai operacijų reikia minimalių priedų
Turimi apribojimai	Metalai ir kai kurios ne metalinės medžiagos; atspindinčius metalus reikia apdirbti pluoštiniu lazeriu	Tik laidūs metalai—negalima pjauti medžio, plastiko ar stiklo	Beveik bet koks medžiaga – metalai, akmuo, stiklas, kompozitai	Priklauso nuo įrankių; daugiausia metalai ir kai kurie plastikai

Kada plazma yra naudingesnė už lazerį plienui

Jei pjoviate storą konstrukcinį plieną ir ieškote ekonomiškiausio sprendimo, plazmos pjaustymo stalas dažnai siūlo geresnę vertę nei lazeris – nepaisant lazerio tikslumo pranašumų.

Apsvarstykite skaičius: tyrimai patvirtina kad 25 mm (1 colio) plieno plazmos pjaustymas vyksta apie 3–4 kartus greičiau nei vandens srove, o eksploatacijos išlaidos yra maždaug pusė mažesnės vienam metrui. Palyginus su lazeriu šio storio atžvilgiu, plazma išlaiko greičio pranašumą, tuo pačiu žymiai sumažindama įrangos sąnaudas.

Nešiojamasis plazmos pjūklas arba CNC plazmos sistema yra racionaliausias pasirinkimas, kai:

• Jūsų plieno storis reguliariai viršija 12 mm (½ colio)
• Leistinas krašto nuokrypis ±0,5 mm ar didesnis jūsų taikymui yra priimtinas
• Greitis ir našumas svarbiau nei tikslus apdorojimas
• Biudžeto apribojimai palankesni žemesnėms įrangos ir eksploatacijos išlaidoms
• Jūs pjoviate daugiausia konstrukcinį plieną, sunkiąją įrangą ar pramoninius gaminius

Daugelis gamybos dirbtuvių galiausiai naudoja abi technologijas. Plazma efektyviai tvarko storas plokštes ir konstrukcinius darbus, o lazeris užtikrina reikiamą tikslumą detalėms, plonai skardai bei taikymams, kuriems būtinas aukštos kokybės kraštai

Pasirinkite tinkamą metodą savo plieno projektui

Kai atsitraukiate ir įvertinate šias technologijas pagal faktinius projekto reikalavimus, aiškiai išryškėja sprendimų modeliai. Štai kaip kiekvieną metodą pritaikyti idealiausioms taikymo sritims:

Pasirinkite lazerinį pjaustymą, kai:

• Dirbant su plieno lakštais iki 20 mm storio, kai svarbus tikslumas
• Jūsų detalių kraštai turi būti švarūs, be papildomo apdorojimo ar minimaliai apdoroti
• Projektai apima sudėtingas formas, mažas skyles ar siaurus kampų spindulius
• Nurodytos tolerancijos ±0,1 mm arba tikslesnės
• Gamybos apimtys pateisina įrangos investicijas dėl greičio ir nuoseklumo
• Reikia išpjauti sudėtingas dalis – nuo elektronikos korpusų iki automobilių komponentų

Pasirinkite plazmos pjaustymą, kai:

• Apdorojate storus laidžius metatus – plieną, aliuminį, nerūdijantį plieną – storesnius nei 12 mm
• Greitis ir kainos efektyvumas svarbesni už ultra tikslias kraštų reikalavimus
• Gaminant konstrukcinį plieną, laivų statybos komponentus ar sunkiąją įrangą
• Biudžeto apribojimai reikalauja mažesnių įrangos investicijų
• CNC plazmos pjovimo įrenginio tolerancijos diapazonas (±0,5 iki ±1,5 mm) atitinka jūsų specifikacijas

Pasirinkite vandens srovės pjaustymą, kai:

• Šilumos paveiktos zonos yra visiškai nepriimtinos – aviacijos komponentai, grūdinami medžiagų tipai
• Medžiagos savybės po pjaustymo turi išlikti visiškai nepakitę
• Pjovimas ne tik metalams, bet ir kartu su pliene – akmeniui, stiklui, kompozitams, keramikai
• Tikslumas svarbus labai storoms medžiagoms, kur laserio kokybė blogėja
• Dirbant su šilumai jautriais lydiniais ar specialiosiomis plieno rūšimis

Pasirinkite mechaninį pjaustymą, kai:

• Jūsų darbą daugiausia sudaro paprasti tiesūs pjūviai arba pagrindinės formos
• Didelio tūrio žiginimo operacijos reikalauja maksimalaus greičio
• Medžiagos storis ir geometrija atitinka įrankių galimybes
• Reikalavimai pjūvio krašto kokybei yra minimalūs, nes apdaila vis tiek bus atliekama
• Kaina už vieną pjūvį yra pagrindinis sprendimo veiksnys

Nėra vienintelės „geriausios“ pjaunamosios technologijos – kiekviena turi savo taikymo sritį. Daugeliui gamybos dirbtuvių bent dviejų šių technologijų naudojimas užtikrina lankstumą, leidžiant efektyviai ir ekonomiškai atlikti beveik bet kokius pjaustymo darbus.

Šis palyginimas padeda įvertinti, ar lazerinis pjaustymas yra tinkamas pasirinkimas jūsų plieno projektui – arba ar geriau tiktų plazminis, vandens srovės ar mechaniniai metodai. Tačiau kartą nusprendę dėl lazerinio pjaustymo, yra dar vienas svarbus veiksnys, lemiantis projekto sėkmę: kaip paruošiate savo dizaino failus pjaustymo procesui.

Dizaino failų paruošimas plieno lazeriniam pjaustymui

Jūs pasirinkote lazerinį pjaustymą kaip metodą, pasirinkote plieno rūšį ir patvirtinote, kad jūsų medžiagos storis tinka – tačiau būtent čia daugelis projektų tyliai žlūsta. Projektavimo failas, kurį pateikiate, nusprendžia, ar jūsų detalės bus švariai supjaustytos iš pirmo karto, ar atmestos dar prieš pradėjant pjauti.

Pagalvokite: CNC lazerinio pjaustymo sistema tiksliai vykdo jūsų failo nurodymus. Kiekviena linija, kiekvienas matmuo, kiekvienas mažytis detaliai paverčiamas į staklių judesius. Jei jūsų CAD faile yra klaidų – per maži elementai medžiagai, neteisingas atstumas, netinkamas kerf kompensavimas – staklės ištikimai atkartos šias klaidas pliene.

Arba jūs naudojate lazerinį CNC pjaustymo aparatą savo patalpose, ar pateikiate failus lazerinei gamybos paslaugai, tinkamas failų paruošimas skiria sėkmingus projektus nuo brangių nesėkmių. Pažvelkime, ko tiksliai reikia jūsų failams, kad pasiektumėte pramonei tinkamus rezultatus.

CAD failų paruošimas švariems pjaustymams

Jūsų DXF arba DWG failas iš esmės yra pažadas, kad galutinis gaminys atitiks jūsų projekto tikslą. Tačiau CNC pjovimo sistemos reikalauja tam tikrų failo charakteristikų, kad šį pažadą teisingai interpretuotų. Štai ko reikia jūsų failams:

Būtini DXF/DWG specifikacijos:

• Uždaryti kontūrai be persidengimų: Kiekvienas pjaunamasis kelias turi sudaryti pilną, uždarą kilpą. Atviri keliai arba persidengiantys brėžiniai painioja pjaustymo programinę įrangą ir sukelia klaidas
• Švarus geometrijos išdėstymas: Prieš eksportuodami pašalinkite pasikartojančias linijas, atsitiktines taškus ir konstrukcinius geometrijos elementus
• Tinkamas mastelis: Eksportuokite 1:1 mastelyje, nurodydami teisingus vienetus – painiojimas tarp milimetrų ir colių yra netikėtai dažnas
• Sluoksnių organizavimas: Atskirkite pjaunamąsias linijas, žymėjimus graviravimui/gravūrai ir atramines geometrijas į atskirus sluoksnius, kad aiškiai bendrautumėte su operatoriais
• Be splainų ar sudėtingų kreivių: Konvertuokite splainus į laužtas linijas ar lankus, kuriuos CNC sistemos patikimai interpretuoja

Minimalūs elementų dydžiai pagal plieno storį:

Lazerio pjūvis – medžiagos plotis, pašalinamas pjovimo spinduliu, – tiesiogiai riboja jūsų elementų mažiausią galimą dydį. Pagal gamybos gaires , elementai, kurie yra mažesni už pjūvio plotį, pjovimo metu tiesiog išnyksta. Pjovimo plieną lazeriu atveju laikykitės šių minimalių reikalavimų:

Plienų storis	Tipiškas kerf plotis	Mažiausias skylės skersmuo	Minimalus plyšio plotis	Minimalus tiltelis/sienelė
Mažiau nei 3 mm	0,15–0,25 mm	≥ medžiagos storiui	≥ 1,5× pjūvio pločio	≥ 1,5× medžiagos storio
3 mm - 6 mm	0,20–0,30 mm	≥ medžiagos storiui	≥ medžiagos storiui	≥ 2× medžiagos storis
6 mm – 12 mm	0,25–0,40 mm	≥ 50 % storio, mažiausiai	≥ medžiagos storiui	≥ 2× medžiagos storis
Virš 12 mm	0,30–0,50 mm	≥ 50 % storio	≥ 1,2× medžiagos storis	≥ 2,5× medžiagos storis

Pjūvio pločio kompensavimo skaičiavimai:

Ar turėtumėte kompensuoti pjūvio plotį savo dizaino faile, ar palikti tai gamintojui? Šis atrodytų paprastas klausimas sukelia didelę sumaištį. Praktikos geriausios praktikos rekomenduoja kartu su gamykla nuspręsti, ar jūsų DXF yra nominalus (jie taiko kompensaciją) ar iš anksto poslinkis.

• Skyliams: Plaukio lazerio pjūvio plotis ant minkšto plieno paprastai siekia 0,15–0,30 mm, priklausomai nuo storio ir sriegio konfigūracijos. Maži vidiniai elementai efektyviai „sumažės“ šiuo pjūvio pločiu
• Išoriniams matmenims: Dideli išoriniai profiliai gali „šiek tiek padidėti“, nes pjūvis pašalina medžiagą iš pjovimo linijos vidaus
• Praktinė kompensacija: M6 laisposios skyliavimo skylės (6,6 mm) atveju brėžiant 6,6–6,8 mm sumažinamas per mažo tarpelio rizika po pjovimo ir apdorojimo
• Kaištis ir lizdas tinka: 3,0 mm kaištis 3,0 mm plieno dažnai reikalauja 3,3–3,6 mm lizdo – priveržkite arba atleiskite priklausomai nuo jūsų lazerio ir apdailos reikalavimų

Kaip išvengti brangių failų paruošimo klaidų

Kas iš tikrųjų nutinka, kai failai tinkamai neparengti? Pasekmės gali būti nuo erzinančių iki brangių:

Atmesti užsakymai: Daugelis CNC gamybos paslaugų teikėjų naudoja automatinę failų tikrinimo sistemą. Sutampančios linijos, atviri kontūrai ar elementai, mažesni už minimalų dydį, sukelia iš karto atmestą užsakymą – tai delstina jūsų projektą dar prieš pradedant.

Kokybės sutrikimai: Failai, kurie praeina automatinį tikrinimą, vis tiek gali duoti prastus rezultatus. Per maži elementai, palyginti su medžiagos storiu, susilieja į neaiškias formas. Nepakankamas atstumas tarp pjaustymų sukelia detalių išlinkimą dėl šilumos kaupimosi. Netinkami tarpeliai sukuria dalis, kurios netinka numatytiems surinkimams.

Netikėti papildomi mokesčiai: Kai kurios dirbtuvės pataisys nedideles failų problemas – ir apmokestins inžinerinio darbo laiką. Kiti pjaus tiksliai tai, ką nusiuntėte, palikdami jus su nenaudojamomis detalėmis ir sąskaita vis tiek.

Bendros klaidos, žudančios projektus:

• Nepakankamas atstumas tarp pjaustymų: Palaikykite skylių ir plyšių atstumą nuo lenkimo linijų ne mažesnį kaip 1,5× medžiagos storio plius vidinio spindulio dydis. Mažų skylių grupavimas šalia kraštų padidina šilumos sukeltą iškraipymą
• Per maži elementai medžiagai: Kai skylių dydis tampa mažesnis nei 50 % medžiagos storio, kokybė ir tikslumas smarkiai pablogėja. Bandomieji detalių pavyzdžiai tai patvirtina – mikroskopiniai elementai storesnėje plokštėje tiesiog neveikia
• Netinkamos linijų rūšys: Naudojant skirtingus linijų storius, spalvas ar stilius be aiškių sluoksnių taisyklių, operatoriai painiojasi, kurios linijos reiškia pjaunamąsias, kurios – graviruotinas, o kurios – ignoruotinas
• Trūksta specifikacijų: Nenurodžius medžiagos tipo, storio, kritinių tarpinių verčių ir paviršiaus apdorojimo reikalavimų, gamykloms tenka spėti – arba sustoti ir klausti
• Neteisingi tvirtinimo taškai: Gamybos įrenginių veiklos vadovas įspėja, kad neteisingai nustatytos dokavimosi vietos gali sukelti tokius lazerinės galvutės judesius, kurie išeina už saugių ribų
• Nepaisant lenkimo priedų: Jei jūsų lazeriu pjaunamos detalės bus lenkiamos, jūsų plokščioji schemą turi tinkamus lenkimo atėmimus. Naudokite nuoseklius K-faktorius (dažnai 0,30–0,50 plienui), kurie atitiktų tai, ką taikys lenkimo presas

Paviršiaus būklės reikalavimai:

Jūsų failas gali būti tobulas, tačiau rezultatus taip pat veikia medžiagos būklė. Prieš pjaunant:

• Rūdys ir oksidiniai sluoksniai: Lengva paviršinė oksidacija yra priimtina deguonimi pagalbinio pjaustymo metu ant anglinio plieno. Stipri rūdys ar oksidinis sluoksnis gali trukdyti nuolatiniam pjaustymui – išvalykite smarkiai sudusias vietas
• Lietavos oksidų sluoksnis: Tyrimai patvirtina, kad valcijos apsauginio sluoksnio nušalinimas neturi didelės įtakos lazerinio pjaustymo kokybei – nereikia veltui švaistyti laiko jo šalinimui
• Dangos ir dažai: Pašalinkite apsaugines plėveles, dažus ir miltelinius denginius iš pjaustymo zonų. Šios medžiagos garuodamos pjaustymo metu sukuria dūmus, kurie teršia kraštus ir optiką
• Aliejai ir tepalai: Išvalykite nerūdijančio plieno paviršius, kad išvengtumėte užterštumo, kuris veikia pjovimo kokybę ir kraštų išvaizdą
• Plokštumos būklė: Įsitikinkite, kad medžiaga pakankamai plokščia, kad pjovimo zonoje būtų nuolatinis židinio atstumas – vingiuojančios plokštės sukuria nenuoseklius rezultatus

Kiekvienas DXF yra pažadas, kad galutinis gaminys atitiks numatytąją idėją. Tolerancijos apibrėžia, kaip tiksliai turi būti laikomasi šio pažado – o tinkama failų paruoša yra būdas jį išlaikyti.

Skiriant laiko tinkamai paruošti failus, pašalinamas erzinantis ciklas dėl atmestų užsakymų, kokybės problemų ir netikėtų mokesčių. Tačiau net tobuli failai gamina detalių su charakteristikomis, kurias reikia suprasti – ypač susijusiomis su kraštų kokybe ir paviršiaus apdorojimo lūkesčiais, kurie skiriasi priklausomai nuo Jūsų pjovimo parametrų ir pasirinktų medžiagų.

Laukiamos kraštų kokybės ir paviršiaus apdorojimo savybės

Jūsų dizaino failai paruošti, jūsų plienas jau pjovimo stalo – bet kaip iš tikrųjų atrodys jūsų pagamintos detalės? Šis klausimas dažnai lieka be atsakymo iki pat detalių gavimo, todėl gamintojai nustebę mato kraštus, neatitinkančius jų lūkesčių.

Štai kas iš tikrųjų: lazerio pjaunamo plieno kraštai ženkliai skiriasi priklausomai nuo pjovimo parametrų, medžiagos tipo ir storio. Suprasdami, ko galima tikėtis – ir kas veikia rezultatą – galėsite nurodyti realistiškus reikalavimus bei suplanuoti papildomas operacijas, kurios gali prireikti jūsų projektui.

Kaip iš tikrųjų atrodys jūsų pjaunami kraštai

Kai lazeriu pjaunate lakštinę metalą, galutinis kraštas pasako istoriją apie tai, kaip pjovimo procesas sąveikavo su jūsų konkrečia medžiaga. Kelios aiškiai pastebimos savybės nusako tai, ką pamatysite ir pajusite:

Dregso susidarymas: Tas sustingęs metalo likutis, laikantis pjaunamo krašto apačioje? Tai yra šlaka – lydymosi būsenoje esantis medžiaga, kuri nebuvo visiškai išstumta pagalbinio dujų srauto. Tinkamai sureguliuotose sistemose šlakos būna mažai ir ją lengva pašalinti. Tačiau artėjant prie maksimalių storio ribų ar naudojant neoptimalius parametrus, šlakos susidaro daugiau ir gali prireikti šlifavimo ar liobavimo.

Oksidiniai sluoksniai: Pjaunant anglinį plieną su deguonies pagalbinėmis dujomis, egzoterminė reakcija sukuria tamsų oksidinį sluoksnį pjovimo krašte. Šis ooksiduotas paviršius yra visiškai tinkamas daugeliui konstrukcinių taikymų – tačiau tai turi įtakos dažų prilipimui ir suvirinimo kokybei. Azoto pagalba pjovus gaunami švarūs, be oksidų kraštai, pasiruošę dengimui ar sujungimui be papildomos paruošos.

Juostos: Išsamiai apžiūrėję bet kurį lazerio pjovimo kraštą pastebėsite subtilias vertikalias linijas – sluoksnius, kuriuos sukuria pjovimo proceso impulsinis pobūdis. Plonoms medžiagoms esant optimizuotiems nustatymams, šie sluoksniai beveik nematomi. Didėjant storiams, sluoksniai tampa ryškesni, sukuriantys šiurkštesnį paviršiaus tekstūrą.

Pjūvio nuolydis: Pjūvio anga yra šiek tiek platesnė viršuje (ten, kur spindulys patenka), nei apačioje. Aukštos kokybės tikslusis lazerinis pjaustymas sumažina šį nuolydį, tačiau jis visada yra tam tikru mastu – ypač storesnėms medžiagoms, kai spindulys labiau išsisklaido prieš išeidamas.

Veiksniai, turintys įtakos krašto kokybei

Krašto kokybė nėra atsitiktinė – tai numanomas rezultatas konkrečių kintamųjų, kuriomis galite valdyti. Pagal industrijos gaidas , keletas veiksnių daro įtaką pjovimo procesui, kuris tiesiogiai veikia krašto kokybę. Šių veiksnių supratimas padeda pasiekti švaresnius, sklandesnius kraštus:

• Pjausčio greitis: Per didelis greitis sukuria nelygius kraštus ir per daug dregos; per mažas greitis sukelia perteklinį šilumos kaupimąsi, platesnį kerf'ą ir galimą iškraipymą. Optimalus taškas kinta priklausomai nuo medžiagos ir storio
• Pagalbinio dujų slėgis: Mažas slėgis neleidžia efektyviai pašalinti lydymosi būsenoje esančios medžiagos, todėl atsiranda nelygūs kraštai. Tinkamas slėgis pagerina aušimą ir šlako šalinimą, užtikrindamas švaresnius pjaunamus kraštus
• Fokusavimo padėtis: Fokuso taškas turi būti tiksliai nustatytas atsižvelgiant į medžiagos storį. Netinkamas fokusavimas sukelia nevienodą pjaunamą kokybę ir per didelį laiptelį
• Medžiagos būklė: Paviršinis rūdas, oksidiniai sluoksniai, aliejai ir dangos paveikia tai, kaip nuosekliai lazeris sąveikauja su plienu. Švari, plokščia medžiaga duoda numatomus rezultatus
• Medžiagos storis: Plonesnės medžiagos paprastai sukuria švaresnius kraštus ir reikalauja mažiau apdorojimo po pjovimo. Didėjant storiui, krašto kokybė natūraliai blogėja
• Geležies klasifikacija: Anglies kiekis, legiruojantys elementai ir paviršiaus apdorojimas visi veikia šiluminį elgesį pjovimo metu – kai kurios rūšys tiesiog geriau pjaunamos nei kitos

Šilumos paveiktos zonos ir kaip jas sumažinti

Kiekvienas terminis pjaustymo procesas sukuria šilumos paveiktą zoną (HAZ) – sritį šalia pjūvio, kurios medžiagos savybės pasikeitė dėl šilumos poveikio. Laseriniam pjaustymui ir graviravimui svarbu suprasti HAZ reikšmę tiek konstrukciniam tvirtumui, tiek išvaizdai.

Gera žinia? Lyginant su plazmos ar deguonies kūrimo būdu, laserinis pjaustymas sukuria santykinai mažas šilumos paveiktas zonas. Koncentruotas spindulys ir greiti pjaustymo greičiai riboja šilumos kiekį siauroje juostoje palei pjūvio kraštą. Tačiau HAZ poveikis vis dar pasireiškia:

• Mikrostruktūriniai pokyčiai: Plienas tiesiogiai šalia pjūvio patiria staigų įkaistą ir atšalimą, dėl ko gali susidaryti kietesnės, trapiau sritis
• Nuspalvinimas: Šiluma sukelia matomas spalvos permainas (mėlynas, rudas, šiaudines spalvas) ant nerūdijančio plieno ir kai kurių anglinių plienų šalia pjūvio krašto
• Likutinis įtempimas: Termokiniai ciklai gali sukelti įtempius, kurie turi įtakos matmeninei stabilumui, ypač plonoms ar sudėtingos formos detalėms

HAZ poveikio sumažinimas:

• Naudokite didesnius pjaustymo greičius laikantis kokybės ribų – mažesnis laikas esant aukštai temperatūrai reiškia mažesnę HAZ
• Optimizuokite lazerio galią pagal savo medžiagą, o ne naudokite numatytosios maksimalios išvesties
• Naudokite azoto pagalbinį dujinį srautą, kai svarbiau išlaikyti medžiagos savybes nei pjovimo greitis
• Palikite pakankamai erdvės tarp pjūvių, kad būtų išvengta šilumos kaupimosi esant tankiai išdėstytiems elementams
• Apsvarstykite impulsinio pjovimo režimus šiltumui jautrioms aplikacijoms

Kada reikalingas antrinis apdailos etapas

Ne kiekvienas lazeriu supjaustytas detalė išeina iš mašinos paruošta naudojimui. Žinojimas, kada reikia papildomų operacijų – ir kada galima jas praleisti – sutaupo laiko ir pinigų:

Briaunos, paprastai tinkamos nedelsiant naudoti:

• Plona anglies plieno (mažiau nei 6 mm) pjaustoma su azoto pagalba – švarios, be oksidų briaunos, tinkamos suvirinimui ar milteliniam dažymui
• Nerūdijantis plienas, pjaustomas su azotu – išlaikoma korozijai atspari savybė, minimalus nuspalvinimas
• Detalės, kurių briaunų išvaizda galutinėje surinkimo struktūroje nėra matoma
• Konstrukciniai komponentai, kuriuose oksidiniai sluoksniai neturi įtakos funkcijai

Briaunos, reikalaujančios antrinių operacijų:

• Deguonimi pagrįsti anglinio plieno pjaustymai, kurie skirti dažymui – oksidinis sluoksnis gali paveikti sukibimą
• Storų plokščių pjaustymai su matomomis juostomis, neatitinkančios estetinių reikalavimų
• Detalės su išsiliejusiu metalu, trukdančiu surinkimui ar tikslumui
• Svarbios paviršiai, reikalaujantys specifinio šiurkštumo sandarumui ar guolių taikymams
• Briaunos, kurios bus matomos galutiniuose produktuose, kai svarbus išvaizda

Kada lazerinis pjaustymas duoda nepakankamai gerus rezultatus

Skaidrumas stiprina pasitikėjimą – todėl čia pateikiama sąžininga informacija apie lazerinio pjaustymo apribojimus. Apsvarstykite alternatyvius metodus, kai:

• Medžiagos storis viršija praktinius ribojimus: Artėjant prie maksimalios storio ribos, kraštinės kokybė žymiai blogėja. Plazminis ar vandens srovės pjovimas gali duoti geresnius rezultatus esant labai storioms plokštėms
• Nulinė šiluminės poveikio zona yra privaloma: Aviacija, termiškai apdoroti medžiagų ar taikymai, kuriuose bet koks metalurginis pokytis nepriimtinas – vandens srovės pjovimas visiškai pašalina šiluminius efektus
• Labai atspindinčios lydinio rūšys: Kai kurie vario lydiniai ir specialios medžiagos iki šiol kelia sunkumų net šiuolaikiniams skaiduliniams lazeriams
• Detalės savikaina yra kritiškai svarbi paprastiems kontūrams: Pjovimas ar išpjovimas gali būti ekonomiškesnis pagrindinėms geometrijoms didelėmis serijomis

Lazerinio pjovimo kraštinės kokybė yra mokslas ir tikslaus derinimo derinys. Suprasdami savo medžiagą, optimizuodami įrenginio parametrus ir prižiūrėdami įrangą, kiekvienu pjovimu galite pasiekti švaresnes, glodesnes kraštines

Suprasdami, kaip atrodys jūsų pjaunamos kraštai – ir kas veikia šį rezultatą – galėsite nustatyti realistiškus lūkesčius bei tinkamai planuoti. Tačiau kraštų kokybė yra tik vienas iš viso projekto sąnaudų veiksnių. Ką iš tiesų lemia plieno lazerinio pjaustymo paslaugų kainodara ir kaip galima įvertinti sąnaudas dar nepasirašius sutarties?

Pleno lazerinio pjaustymo sąnaudų veiksniai ir kainodara

Štai klausimas, kuris erzina beveik kiekvieną, tyrinėjantį metalo lazerinio pjaustymo paslaugas: „Kiek tai iš tiesų kainuos?“ Dauguma tiekėjų vengia konkrečių diskusijų apie kainas, palikdami jus kvietimus pateikti pasiūlymus atsitiktinai, nesuprantant, kas lemia gautus skaičius.

Tiesa ta, kad lazerinio pjaustymo mokesčiai nėra savavališki – jie grindžiami prognozuojama formule, paremta matuojamais veiksniais, kuriuos galite paveikti. Šios formulės supratimas paverčia jus nebe pasyviu pasiūlymų gavėju, o informuotu pirkėju, gebančiu optimizuoti projektus kainų efektyvumui dar prieš pateikiant failus.

Išsiaiškinkime, kas tiksliai lemia jūsų projekto išlaidas – ir kaip strategiškai panaudoti šią žinias.

Plieno lazerinio pjaustymo kainodaros veiksniai

Beveik visi lazerinio pjaustymo paslaugų teikėjai – nuo internetinių platformų iki vietinių dirbtuvių – skaičiuoja kainas taikydami tą patį pagrindinį metodą. Pagal pramonės kainodaros analizę , formulė yra tokia:

Galutinė kaina = (Medžiagų kaštai + Kintamieji kaštai + Pastovieji kaštai) × (1 + Pelno marža)

Skamba paprastai. Tačiau štai kas dažniausiai suklaidina pirkėjus: svarbiausias jūsų kainą lemiantis veiksnys nėra medžiagos plotas – tai mašininis laikas, reikalingas išpjauti būtent jūsų dizainą. Dvi detalės iš to paties plieno lapo gali skirtis labai skirtingomis kainomis tiesiog dėl sudėtingumo skirtumų.

Šeši kintamieji, kurie nulemia jūsų pasiūlymo kainą:

• Medžiagos storis: Tai pagrindinis išlaidų veiksnys. Gamybos tyrimai patvirtina, kad padvigubinus medžiagos storį pjovimo laikas ir išlaidos gali padidėti daugiau nei dvigubai, nes lazeriui reikia judėti žymiai lėčiau, kad būtų pasiekta švari penetracija. Storėles medžiagos taip pat reikalauja daugiau energijos sąnaudų ir didina įrangos dėvėjimąsi
• Geležies klasifikacija: Skirtingi metalai turi skirtingas bazines kainas ir pjaustymo sudėtingumą. Nerūdijantis plienas paprastai kainuoja daugiau nei minkštas plienas – tiek pradinėms medžiagoms, tiek apdorojimo laikui. Kainų palyginimas rodo, kad nerūdijančio plieno pjaustymas kainuoja nuo 0,15 iki 1,00 JAV dolerio per colį, o minkšto plieno – nuo 0,10 iki 0,60 JAV dolerio per colį
• Pjaustymo sudėtingumas: Sudėtingi dizainai su siaurais lankais, aštriais kampais ir daugybe pradžios taškų verčia įrenginį kartotinai sulėtinti. Dizainas su 100 mažų skylių kainuoja daugiau nei vienas didelis išpjovimas, nes kiekvienas pradžios taškas kaupiamai prideda laiko
• Kiekis: Fiksuotos paruošimo sąnaudos pasiskirsto tarp visų užsakyme esančių detalių. Didelis kiekis žymiai sumažina vienos detalės kainą – didmeninės nuolaidos gali pasiekti 70 % lyginant su vieno gaminio kaina
• Edge quality requirements: Nurodymas tikslumo ribų, kurios yra siauresnės nei funkcionaliai būtina, padidina sąnaudas. Tikslios lazerinio pjaustymo paslaugos taiko aukštesnes kainas darbams, reikalaujantiems siaurų tolerancijų, nes įrenginiai turi veikti lėtesniais ir kontroliuojamesniais greičiais
• Privaloma laikotarpis: Skubūs užsakymai paprastai apmokestinami 20–50 % papildomomis mokesčių priemokomis – arba dar didesnėmis, jei reikia viršvalandžių. Standartiniai pristatymo terminai siūlo geriausią kainos ir kokybės santykį

Kaip mašininis laikas iš tikrųjų veikia jūsų pelningumą

Mašininis laikas – tai paslauga, už kurią jūs daugiausia mokate, ir jis apskaičiuojamas pagal keletą jūsų projekto aspektų, kuriuos galite kontroliuoti:

• Pjaustymo atstumas: Bendras tiesinio maršruto ilgis, kurį įveikia lazeris. Ilgesni maršrutai reiškia daugiau laiko ir aukštesnes išlaidas
• Praleidimų skaičius: Kiekvieną kartą, kai lazeris pradeda naują pjaustymą, jis pirmiausia turi perveržti medžiagą. Daugiau skylių ir išpjovimų reiškia daugiau pervertimų
• Operacijos tipas: Medžiagos pjaustymas yra lėčiausias ir brangiausias procesas. Braižymas (daliniai pjaustymai) yra greitesnis. Graviravimas dažnai kainuojama už kvadratinį colį, o ne už tiesinį colį

Tipiškas mašinos valandinis tarifas svyruoja nuo 60 iki 120 JAV dolerių, priklausomai nuo lazerio galingumo ir galimybių. 6 kW pluoštiniui lazeriui eksploatuoti reikia daugiau lėšų nei 3 kW sistemai – tačiau jis pjauna greičiau, todėl tinkamoms medžiagoms dažnai kompensuoja skirtumą kainoje

Kaip įvertinti savo projekto išlaidas

Negavę failų, skirtų lazerinio pjaustymo kainos pasiūlymui, negausite tikslaus skaičiaus, tačiau galite susidaryti realistiškesnį supratimą apie santykinius kaštus:

Išlaidų faktorius	Mažesnių kaštų kryptis	Didesnių kaštų kryptis	Santykinis poveikis
Medžiagos storis	Plonesnės skardos (1–3 mm)	Storos plokštės (12 mm ir daugiau)	Labai aukšti – eksponentinis augimas
Geležies klasifikacija	Minkštasis plienas, mažakarbūris	Nerūdijantis plienas, specialieji lydiniai	Vidutiniai – veikia tiek medžiagos, tiek apdirbimo kaštus
Dizaino sudėtingumas	Paprasti formos, nedaug išpjovimų	Sudėtingi raštai, daug mažų skylių	Aukštas—tiesiogiai padidina mašinos darbo laiką
Užsakymo kiekis	Didmeninės užsakymai (50+ vnt.)	Atskiri gaminiai arba mažos partijos	Aukštas—pradinio įrengimo kaštų išlyginimas
Leistinų nuokrypių reikalavimai	Standartinis (±0,2 mm)	Tikslus (±0,05 mm)	Vidutinis—reikia lėtesnio apdorojimo
Atlikimo laikas	Standartinis (5–10 dienų)	Skubiai (1–2 dienos)	Vidutinis—įprasta 20–50 % priemoka
Sekundinės operacijos	Tik pjaunama	Šlifavimas, lenkimas, apdaila	Prieaugis—kiekviena operacija padidina kainą

Realios aplinkos kainodaros kontekstas:

Nors konkretūs mokesčiai kinta priklausomai nuo tiekėjo ir vietos pramonės orientyrai teikia naudingus atskaitos taškus:

• Paruošimas ir kalibravimas paprastai kainuoja 6–30 USD už darbą
• Dizaino paruošimas sudėtingiems failams: 20–100+ USD per valandą, priklausomai nuo sudėtingumo
• Aparatūros laikas paprastiems pjaunant 2 mm žemo anglies plieną: apie 1–3 USD už tiesinį metrą
• Papildomi apdorojimo etapai, tokie kaip šlifavimas, kainuoja 5–20 USD už kvadratinį metrą; dažymas – 10–30 USD už kvadratinį metrą

Kainų pasiūlymų aiškinimas ir klausimai, kuriuos reikėtų užduoti

Gavęs lazerio pjaustymo kainos pasiūlymą, dažnai matai vieną skaičių, nesuprasdamas jo struktūros. Štai kaip įvertinti, už ką iš tikrųjų mokate:

Klausimai, kuriuos reikėtų užduoti paslaugų teikėjams:

• Ar paruošimo mokestis įtrauktas ar skiriamas atskirai? Kaip jis keičiasi priklausomai nuo kiekio?
• Koks skirtumas tarp medžiagos kainos ir apdorojimo kainos?
• Ar taikomos papildomos kainos už failų paruošimą, jei reikia pataisymų?
• Kokie toleransai įtraukti į pasiūlymo kainą, o kokie laikomi aukštesnės tikslumo klasės darbais?
• Ar azotas ar deguonis kaip pagalbinis dujos įtraukti į kainą, ar kainuojami atskirai nerūdijančiam plienui?
• Kurie antrieji etapai (užklotų šalinimas, kraštų apdaila) yra įtraukti, o kurie – papildomi?
• Kaip kinta kaina esant skirtingiems kiekio slenksčiams?

Palyginus internetines platformas su vietinėmis parduotuvėmis:

Jūsų pasirinktas tiekėjas veikia tiek kainodarą, tiek patirtį:

• Automatizuotos internetinės platformos: Suteikia akimirksniu pasiūlymus iš CAD failų – ideali spartaus prototipavimo ir biudžeto vertinimo priemonė. Tačiau automatizuotos sistemos neatpažįsta brangių konstrukcijos klaidų, o ekspertų DFM atsiliepimai dažnai kainuoja papildomai
• Tradiciniai vamzdžių lazerio pjaustymo paslaugų teikėjai ir vietiniai gamintojai: Pateikia rankinius pasiūlymus su nemokama gamybai tinkamos konstrukcijos (DFM) konsultacija, kuri gali ženkliai sumažinti išlaidas. Jie aptinka klaidas, siūlo efektyvesnes alternatyvas ir lanksčiau tvarko klientų pateiktas medžiagas. Kompromisas? Pasiūlymų paruošimas užtrunka valandas ar dienas, o ne sekundes

Automobilių ir tiksluminei gamybai taikant, darbas su gamintojais, siūlančiais išsamią DFM paramą, gali optimizuoti jūsų konstrukcijas dar nepajustinant pjovimo Shaoyi sujunkite greitą 12 valandų kainos pasiūlymo paruošimą su inžineriniais žiniomis, kurios padeda nustatyti sąnaudų taupymo galimybes jūsų projekte – tai susieja lazerinio pjaustymo paruošimą su platesniu gamybos darbų procesu.

Projektavimo sprendimai, kurie sumažina jūsų išlaidas

Jūs turite daugiau kontrolės dėl galutinės kainos, nei galite įsivaizduoti. Šios strategijos sumažina išlaidas, nekenkiant funkcionalumui:

• Naudokite kiek įmanoma ploniausią medžiagą: Tai vienas veiksmingiausių būdų sumažinti sąnaudas. Visada patikrinkite, ar plonesnis lakštas atitinka jūsų konstrukcinius reikalavimus
• Supaprastinkite geometriją: Supaprastinkite sudėtingas kreives, sujunkite kelias mažas skyles į didesnes angas ten, kur tai leidžiama funkcionalumu, ir sumažinkite bendrą pjaustymo atstumą
• Sumažinkite gręžimo skaičių: Kuo mažiau atskirų išpjovimų, tuo mažiau laiko reikalaujančių pradžių. Ar kelios detalės gali būti sujungtos į tolydžias trajektorijas?
• Išvalykite savo failus: Pašalinkite pasikartojančias linijas, paslėptus objektus ir pagalbinę geometriją. Automatizuotos sistemos bandys apdirbti viską – dvigubos linijos padvigubins jūsų išlaidas už tą elementą
• Užsisakykite didmeninę partiją: Apjunkite poreikius į didesnius, retesnius užsakymus, kad būtų galima paskirstyti paruošimo kaštus
• Pasirinkite atsargose esančias medžiagas: Naudojant plieno rūšis, kurios jau yra tiekėjo atsargose, pašalinami specialių užsakymų mokesčiai ir sutrumpinami pristatymo laikai
• Priimkite standartinius tarpinius matmenis: Nurodykite siaurus tolerancijos ribojimus tik ten, kur tai funkcionaliai būtina – tikslieji lazerio pjaustymo paslaugų teikėjai papildomai ima už itin siauras specifikacijas

Didžiausi taupymai randami ne diskutuojant kainą, o projektuojant detalę, optimizuotą efektyviai gamybai.

Šių kaštų dinamikos supratimas padeda priimti informuotus sprendimus – derinant biudžeto apribojimus su našumo reikalavimais. Kai kainodaros veiksniai aiškūs, paskutinis žingsnis – tinkamo požiūrio ir partnerio pasirinkimas, kad Jūsų plieno lazerio pjaustymo projektas nuo idėjos taptų gatavomis detalėmis.

Tinkamo plieno lazerio pjaustymo metodo pasirinkimas

Jūs įsisavinote technines žinias – storio ribas, kraštų kokybės veiksnius, sąnaudų veiksnį ir technologijų palyginimus. Dabar atsiranda praktinis klausimas: kaip visą šią informaciją pritaikyti konkrečiam projektui?

Ar jūs esate meistras, kuriantis nestandartinę atramą, ar gamybos inžinierius, renkantis gamybinius komponentus, sprendimų schema grindžiama ta pačia logika. Priderinkite savo reikalavimus prie tinkamo pjaustymo sprendimo, tinkamai pasiruoškite ir pasirinkite partnerį, kurio gebėjimai atitinka jūsų poreikius.

Panagrinėkime, kaip šiuos sprendimus priimti sistemingai.

Projekto priderinimas prie tinkamo pjaustymo sprendimo

Pateikdami failus ar prašydami kainų pasiūlymų, iš anksto naudokis šia sprendimų schema, kad užtikrintumėte optimalaus metodo pasirinkimą:

1. Įvertinkite plieno tipą ir storio reikalavimus: Kokio tipo medžiagą pjaunate – standžiąją plieną, nerūdijantį ar specialią lydinį? Koks storis reikalingas jūsų taikymui? Palyginkite tai su storio galimybių lentelėmis, apie kurias kalbėjome. Jei jūsų 25 mm anglies plieno plokštė viršija praktinius lazerio ribojimus, geresnių rezultatų gali duoti plazma ar vandens srovė. Jei dirbate su 3 mm nerūdijančiu plienu, reikalaujančiu beoksidžių kraštų, atsakymas yra švyruoklinis lazeris su azoto pagalba.
2. Nustatykite reikalavimus pjūvio krašto kokybei: Ar pjūvio kraštai bus matomi baigtame gaminyje? Ar jie turi būti dažomi ar dengiami milteliniais dažais be papildomo paruošimo? Ar turi išlaikyti atsparumą korozijai? Būkite atviras dėl to, kas funkcionaliai būtina, palyginti su estetine pageidavimais. Nurodant griežtesnius reikalavimus nei reikia, padidėja sąnaudos, nesuteikiant papildomos naudos.
3. Įvertinkite kiekį ir terminus: Atskiri prototipai ir tūkstančių detalių gamyba reikalauja skirtingų požiūrių. Mažos apimtys palankios lazerinei pjaustymo technologijai dėl jos privalumo – nereikia įrankių. Didelės partijos gali pasiteisinti stempimu ar išpjaustymu paprastiems geometriniams formoms. Skubūs terminai riboja tiekėjų pasirinkimą ir padidina sąnaudas – planuokite iš anksto, kai tik įmanoma.
4. Paruoškite tinkamus konstrukcijos failus: Švarūs DXF/DWG failai su uždarytais kontūrais, tinkamais minimaliais elementais ir teisinga specifikacija neleidžia atsisakyti užsakymų bei išvengia kokybės problemų. Peržiūrėkite mūsų failų paruošimo gaires prieš pateikiant. Šiame etape praleistas laikas vėliau sutaupys pinigų ir nepatogumų.
5. Pasirinkite tinkamą paslaugų teikėją: Priderinkite paslaugų teikėjo galimybes prie savo reikalavimų. Internetinės platformos užtikrina greitį ir patogumą paprastiems lazerio pjaunamiems komponentams. Vietiniai gamintojai siūlo DFM konsultacijas ir lankstumą sudėtingesniems projektams. Gamybos apimtims skirtoms CNC lazerio pjaustymo paslaugoms vertinkite įrangos pajėgumą, kokybės sertifikatus ir terminų laikymąsi.

Nuo prototipo iki gamybos

Viena didžiausių lazerinio pjaustymo privalumų? Tas pats procesas, kuris sukurią Jūsų pirmąją prototipą, gali be problemų mastelinti iki gamybos apimčių. Gamybos tyrimai patvirtina kad 63 % inžinerijos komandų sumažino prototipo kūrimo laiką 40–60 % įdiegus lazerines sistemas – tai leidžia atlikti 5–7 projektavimo iteracijas per savaitę, palyginti su tik 1–2 ciklais naudojant tradicinius metodus.

Ši greita iteracijos galimybė keičia požiūrį į produkto kūrimą. Vietoj to, kad investuoti į brangią įrangą remiantis teoriniais dizainais, Jūs galite:

• Gaminti funkcinius prototipus vos per kelias valandas nuo CAD failų patvirtinimo
• Greitai ir ekonomiškai išbandyti kelias dizaino versijas
• Nustatyti ir išspręsti 86 % dizaino problemų dar nepainvestavus į gamybos įrangą
• Mastelinti nuo vieno vieneto iki tūkstančių, naudojant identiškus pjaustymo parametrus

Mėgėjams ir mažos apimties projektams:

Kai ieškote lazerinio pjaustymo paslaugų šalia manęs arba metalo lazerinio pjaustymo šalia manęs, teikite pirmenybę tiekėjams, kurie:

• Priima mažus užsakymus be neįveikiamai didelių minimalių kiekių
• Siūlykite akimirksniu internetinį kainų pasiūlymą biudžeto atsiliepimui projektavimo metu
• Pateikite aiškius nurodymus dėl failų paruošimo reikalavimų
• Turėkite sandėlyje paplitusių plieno rūšių, kad būtų išvengta specialių užsakymų delsimų
• Aiškiai komunikuokite dėl leistinų nuokrypių ir kraštų apdorojimo lūkesčių

Profesionaliems gamybos taikymams:

Gaminių kontekstai reikalauja skirtingų prioritetų. Automobilių, aviacijos ir pramonės taikymams reikalingi partneriai su:

• Kokybės sertifikatais, atitinkančiais jūsų pramonės šaką – IATF 16949 sertifikatas yra itin svarbus automobilių važiujamajai daliai, pakabai ir konstrukcinėms detalėms
• Galimybe nuosekliai įgyvendinti jūsų apimties reikalavimus
• Greito prototipavimo galimybėmis, kurios sklandžiai pereina prie masinės gamybos
• Visapusiene DFM palaikymo sistema, kuri optimizuoja projektus prieš pradedant pjaustyti
• Geriausi komunikavimo atsakymai – tiekėjai, tokie kaip Shaoyi teikia pasiūlymus per 12 valandų ir 5 dienų greitą prototipavimą tiksliesiems metaliniams komponentams

Kada plieno lazerio pjaustymas yra optimalus pasirinkimas

Po visko, ką aptarėme, štai santrauka: pasirinkite lazerio pjaustymą, jei jūsų projektas apima:

• Plieno storį iki 20–25 mm, kai svarbi tikslumas
• Sudėtingas geometrijas, intriguojančius raštus ar siaurus tolerancijos ribojimus (±0,1 mm įmanoma pasiekti)
• Reikalavimus švariems kraštams su minimaliu papildomu apdorojimu
• Kiekius nuo vieno prototipo iki vidutinės gamybos serijų
• Būtinybę greitai keisti dizainą ir trumpą pristatymo laiką
• Įvairaus dydžio detalių mišinį, kuris naudojasi dėstymo optimizavimu

Kada verta apsvarstyti alternatyvas

Lazerinis pjaustymas ne visada yra atsakymas. Apsvarstykite kitus metodus, kai:

• Storis viršija praktinius ribojimus: Labai storus konstrukcinius plienus dažnai geriau ir greičiau galima pjaustyti plazmine arba deguonine pjūkle
• Šilumos veikiamos zonos turi būti visiškai išvengta: Vandens srove pjovimas visiškai pašalina šilumines pasekmes jautrioms aplikacijoms
• Didelėse apimtyse vyrauja paprasti formų elementai: Apkirpimas, skylės gręžimas arba išspaudimas gali užtikrinti žemesnes vieneto sąnaudas
• Biudžetas yra labai ribotas: Plazminis pjaustymas užtikrina priimtinus rezultatus storame lakšte su mažesnėmis įrangos ir eksploatacijos išlaidomis

Geriausias pjaustymo metodas yra tas, kuris užtikrina reikiamą kokybę mažiausiomis bendromis išlaidomis – įskaitant antrines operacijas, atliekų kiekį ir laiko grafiko aspektus.

Plieno lazerinis pjaustymas pelnė savo vyraujančią poziciją šiuolaikinėje metalo apdirbimo pramonėje ne be priežasties. Suprasdami storio ribotumus, tinkamai parinkdami plieno rūšis, teisingai paruošdami failus ir bendradraudami su kompetentingais tiekėjais, ši technologija suteikia tikslumą, greitį ir naudą, kurių sunku pasiekti alternatyviems metodams. Apkabinėti žiniomis iš šio vadovo, jūs esate pasiruošę priimti drąsius sprendimus – ar tai pjaustumėte savo pirmąją prototipą, ar didintumėte gamybą.

Dažniausiai užduodami klausimai apie plieno lazerinį pjaustymą

1. Kokio storio plieną gali pjaustyti skaidrinis lazeris?

Pluoštinių lazerių pjaunamumas priklauso nuo lazerio galios ir plieno tipo. 6 kW pluoštinis lazeris gali pjaustyti iki 22 mm anglinio plieno su deguonies pagalba ir iki 12 mm nerūdijančio plieno su azoto pagalba. Aukštesnės galios sistemos (15–20 kW) gali apdoroti anglinį plieną iki 50 mm, o 30 kW ir didesnės galios lazeriai – iki 100 mm. Tačiau optimalūs gamybos rezultatai paprastai pasiekiami esant 80 % maksimalaus storio gebos ribos, kad būtų išlaikyta pastovi pjūvio krašto kokybė ir pjaustymo greitis.

2. Kokius metalus galima pjaustyti lazeriu?

Lazerinis pjaustymas efektyviai veikia minkštuoju plienu, žemo anglies turinio plienu, nerūdijančiu plienu (304, 316, 430 rūšys), aliuminiu, titaniu, varine ir vario lydiniais. Pluoštiniai lazeriai puikiai tinka švytinčiems metalams, tokiems kaip aliuminis ir varis, o CO2 lazeriai geriau tinkami ne metaliniams medžiagoms. Švariausius pjūvius užtikrina plieno rūšys su angliavimo lygiu iki 0,25 %, nors stipriai dengtas ar aukšto silicio turinio plienas reikalauja parametrų koregavimo ar paviršiaus paruošimo.

3. Koks skirtumas tarp pluoštinio lazerio ir CO2 lazerio plieno pjaustyme?

Pluošto lazeriai veikia 1064 nm bangos ilgyje, kurį plienas efektyviai sugeria, leidžiantis 2–5 kartus greičiau pjaustyti plonas medžiagas su 30–50 % elektros naudingumo koeficientu. CO2 lazeriai naudoja 10,6 µm bangos ilgį ir tik 10–15 % naudingumo koeficientą, tačiau dažnai užtikrina geresnę pjūklo krašto kokybę ant storesnio nei 25 mm plieno. Pluošto sistemos reikalauja minimalios techninės priežiūros ($200–400 kasmet) lyginant su CO2 ($1000–2000), o komponentų tarnavimo laikas siekia daugiau nei 100 000 valandų, palyginti su 10 000–25 000 valandų.

4. Kiek kainuoja plieno pjaustymas lazeriu?

Plieninio lazerio pjaustymo kaina priklauso nuo medžiagos storio (pagrindinis veiksnys), plieno rūšies, pjaustymo sudėtingumo, kiekio ir atlikimo trukmės. Mažangrūdinis plienas paprastai kainuoja $0,10–$0,60 colyje, palyginti su nerūdijančiu plienu – $0,15–$1,00. Valandinės mašinos kainos svyruoja nuo $60 iki $120. Paruošimo mokesčiai yra $6–$30 už užsakymą, o didmeniniai užsakymai gali sumažinti vieneto kainą iki 70 %. Projektavimo supaprastinimas ir plonesnių medžiagų naudojimas sutaupo daugiausiai lėšų.

5. Ar pjaunant plieną lazeriu turėčiau naudoti deguonį ar azotą kaip pagalbinį dujinį agentą?

Deguonis leidžia 30–50 % storesnius pjaunamus pjaustymus iš anglinio plieno dėka egzoterminės reakcijos ir sunaudoja 10–15 kartų mažiau dujų, tačiau kraštuose sukuria oksidų sluoksnį. Azotas gamina be oksidų kraštus, pasiruošusius suvirinimui ar dengimui, kas būtina nerūdijančiam plienui, kad būtų išlaikyta korozijos atsparumas. Plonam plienui iki 6 mm, kurio kraštai turi būti tinkami dažymui, azotas kompensuoja didesnes dujų sąnaudas. Storam konstrukciniam angliniam plienui, kai išvaizda yra mažiau svarbi, deguonis maksimaliai padidina pjaustymo galimybes.