Plieno lakšto lazerio pjaustymo pagrindų supratimas

Kas yra lazerio pjaustymas ir kodėl jis tapo pageidaujamu plieno lakštų apdorojimo būdu ? Pagrindinėje esmėje plieno lakšto lazerio pjaustymas yra šiluminis procesas, kai labai susikoncentravęs šviesos spindulys lydina, garina arba sudegina metalą nepaprastai tiksliai. Pati sąvoka „lazeris“ reiškia šviesos stiprinimą stimuliuota skleidžiamąja spinduliuote (Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation) – technologija, kuri nuo 1960-ųjų įvedimo momento radikaliai pakeitė medžiagų apdorojimą.

Naudojant lazerį pjauti gamintojai gali pasiekti tikslumą, kurio tradiciniai mechaniniai pjaustymo metodai tiesiog negali pasiekti. Dėl to lazerio pjaustymas tampa būtinas procesas pramonės šakose – nuo automobilių gamybos iki architektūrinės gamybos.

Kaip lazerio spinduliai sąveikauja su plienu

Įsivaizduokite, kad pro didinamąją stiklą nukreipiate saulės šviesą – dabar padauginkite šią intensyvumą tūkstančiais. Maždaug tai ir vyksta pjovimo metalo lakštą lazeriu metu. Kai lazerio spindulys pasiekia plieno paviršių, prasideda įdomus fizikinių reiškinių seka.

Paga skiriamas ProMetalForm , dalis spinduliavimo atsispindi nuo metalo, tačiau didelė dalis yra sugeriama ir virsta šilumine energija. Štai kas daro šį procesą savireguliuojantį: kai plieno temperatūra kyla, jo gebėjimas sugerti lazerio energiją iš tiesų didėja, sukuriant teigiamą grįžtamąjį ryšį, kuris, kartą paleistas, padaro pjovimo procesą vis efektyvesnį.

Pagrindiniai metalo lazerio pjaustymo komponentai apima:

• Spindulio generavimas: Sutraukto šviesos šaltinio kūrimui naudojami arba CO2 dujų mišiniai, arba šviesolaidžiai sistemos
• Fokusavimo optika: Lęšiai arba įgaubti veidrodžiai koncentruoja spindulį į mažytę dėmę su labai dideliu galios tankiu
• Medžiagos garinimas: Sutelkta energija pašildo, ištirpdo ir dalinai išgarina plieną pjovimo vietoje
• Pagalbinės dujos išstumia: Koaksialinis dujų srautas nupučia lydalą, sukurdamas švarų pjaunamą plyšį

Šiluminio pjaustymo mokslas

Kai vietinė temperatūra smarkiai pakyla pjaunamame taške, plienas patiria nuoseklias fazės transformacijas. Kietasis metalas greitai įkaista, tada pradeda lydėti. Esant pakankamai stipriai energijai, jis net gali tiesiogiai garuoti. Kai kuriose aukštos galios programose vyksta tiesioginė sublimacija – plienas tiesiogiai pereina iš kietos būsenos į dujinę, visiškai apeidamas skystą fazę.

Būdingas šiame procese suformuotas griovelis vadinamas „kerf“ (pjaunamasis plyšys). Pagal TWI Global , kerf susidaro tada, kai pagalbinės dujų srovė išpūtėja lydalą. Jo forma ir kokybė priklauso nuo keleto veiksnių: lazerio galios, pjaustymo greičio, dujų tipo ir slėgio bei plieno specifinių savybių.

Dvi svarbiausios faktoriai lemia pjovimo efektyvumą: sutelkto taško skersmenį ir židinio gylį. Mažesni taškų dydžiai užtikrina didesnę galios tankį švaresniam pjaustymui, o didesnis židinio gylis leidžia apdoroti storesnes medžiagas su geresniu atsparumu židinio padėties pokyčiams. Kadangi šie reikalavimai vienas kitam prieštarauja, operatoriai turi rūpestingai subalansuoti juos atsižvelgdami į konkrečią plieno storį ir kokybės reikalavimus kiekvienam darbui.

Šių pagrindų supratimas sudaro pagrindą tolesniems pažangiausiems lazerinio pjaustymo proceso aspektams – nuo tinkamo lazerio tipo parinkimo iki parametrų optimizavimo specifiniams plieno rūšims.

Pluoštinis lazeris vs CO2 technologija plieno taikymams

Taigi, jūs suprantate, kaip lazeriniai spinduliai sąveikauja su plienu – bet kokio tipo lazerį iš tikrųjų turėtumėte naudoti? Šis klausimas sukėlė didelę diskusiją tarp gamintojų, o atsakymas labai priklauso nuo jūsų specifinių plieno pjaustymo reikalavimų. Dvi vyraujančios technologijos – šviesolaidiniai ir CO2 lazeriai – kiekviena suteikia skirtingų privalumų skirtingoms aplikacijoms.

Čia slypi esminis skirtumas: šviesolaidiniai lazeriai veikia maždaug 1,06 mikrometrų bangos ilgyje, o CO2 lazeriai skleidžia šviesą 10,6 mikrometrų bangos ilgyje. Kodėl tai svarbu? Pagal Bodor Laser , metalai gerokai efektyviau sugeria trumpesnį šviesolaidinio lazerio bangos ilgį, dėl ko plieno lakštams pjauti gaunamos greitesnės, švaresnės ir tikslesnės pjūtys.

Šviesolaidinio lazerio privalumai plonam plienui

Apdorojant plieno lakštus, kurie yra storesni nei 6 mm, pluošto lazerinis metalo pjaustymas dominuoja konkurencijoje. Skaičiai byloja patikinamą istoriją: pluošto lazeriniai pjaustymo įrenginiai pasiekia iki trijų kartų didesnį pjaustymo greitį lyginant su CO2 sistemomis plonoms medžiagoms. Įsivaizduokite nerūdijančio plieno pjaustymą greičiu iki 20 metrų per minutę – tokį našumą suteikia šiuolaikinis pluošto lazerinis pjaustytuvas.

Kodėl pluošto technologija tokia veiksminga plonam plienui?

• Aukštesnė spindulio kokybė: Mažesnis taškelio dydis sukuria didesnę galios tankį pjaustymo taške
• Geresnis sugerties lygis: Plienas efektyviau sugeria 1,06 μm bangos ilgį, nei ilgesnį CO2 bangos ilgį
• Sumažintos šilumos paveiktos zonos: Greitesnis apdorojimas reiškia mažesnį terminį iškraipymą plonose medžiagose
• Šviesą atspindinčių medžiagų tvarkymas: Pluošto lazeriai puikiai dirba su aliuminiu, variu ir keliu – medžiagomis, kurios kelia sunkumų CO2 sistemoms

A CNC virškinimo žiedų pjovimo mašina taip pat suteikia didelių eksploatacinių pranašumų. Pagal EVS Metal 2025 m. analizę, šviesolaidžio sistemos pasiekia iki 50 % elektros energijos naudojimo efektyvumą, palyginti su tik 10–15 % CO2 lazerų atveju. Tai tiesiogiai reiškia žemesnius elektrinės energijos sąskaitas – apie 3,50–4,00 USD per valandą šviesolaidžiui prieš 12,73 USD panašios galios CO2 sistemoms.

Šviesolaidžio lazerio pjūklas taip pat yra pranašesnis techninės priežiūros požiūriu. Dėl puslaidininkinės technologijos ir mažesnio optinių komponentų kiekio, kuriems reikia derinimo, metinės techninės priežiūros išlaidos paprastai sudaro 200–400 USD, palyginti su 1 000–2 000 USD CO2 sistemoms. Didesnės apimties plieno apdorojimo operacijoms šios sutaupyti lėšos laikui bėgant žymiai kaupiasi.

Kai CO2 lazerai puikiai dirba su storomis plokštėmis

Ar tai reiškia, kad CO2 technologija pasenusi? Ne visai. Kai pjoviate plieno plokštes, kurias storesnės nei 12 mm, santykiai pasikeičia. CO2 lazeriniai metalo pjaustymo įrenginiai užtikrina geresnę pjūvio krašto kokybę storumose, sukuriant lygesnes paviršiaus formas, kurios dažnai reikalauja mažiau papildomo apdorojimo.

Šio pranašumo pagrindu esanti fizika susijusi su tuo, kaip ilgesnė banga sąveikauja su storesniais medžiagomis. 10,6 μm spindulys pjaunant skirsto šilumą tolygiau, mažindamas dryželių raštus, kurie gali atsirasti ant storų plieno kraštų, naudojant pluoštines lazerines sistemas metalo pjaustymui. Tiems taikymams, kai svarbesnė paviršiaus apdorojimo kokybė nei grynas pjaustymo greitis, CO2 sistemos išlieka konkurencingos.

Pagal Accurl techninė palyginamoji analizė , CO2 lazeriai efektyviai gali apdoroti medžiagas, viršijančias 20 mm storį, todėl tinka sunkiajai konstrukcijų gamybai. Ši technologija išlaiko pranašumus ir apdorojant mišrias medžiagas, kurios kartu su plienu apima ne metalinius pagrindus.

Salīdzinājuma faktors	Skaidulinis lazeris	CO2 lasers
Bangos ilgis	1,06 μm	10,6 μm
Optimalus plieno storis	Mažiau nei 6 mm (puikus), iki 25 mm (veiksmingas)	Virš 12 mm (konkurencingas), iki 40 mm ir daugiau
Pjaustymo greitis (plonas plienas)	Iki 3 kartų greitesnis nei CO2	Bazinis greitis
Energetinė efektyvumas	30–50 % energijos naudojimo efektyvumas	10–15 % energijos naudojimo efektyvumas
Valandinės energijos kaina	$3.50-4.00	$12.73
Metinė priežiūra	$200-400	$1,000-2,000
Briaunos kokybė (plonas plienas)	Puikus, minimalus nukalimas	Gera
Briaunos kokybė (storas plienas)	Geras, gali būti matomos juostelės	Puikus, lygesnis paviršius
Švyturančiųjų metalų apdorojimas	Puiku (aliuminis, varis, varža)	Sudėtinga, atspindžio rizika
Įrangos naudojimo laikas	Iki 100 000 valandų	20 000–30 000 valandų
penkerių metų bendrosios savininkystės kaina	~$655,000	~$1,175,000

Rinkos raida atspindi šias technines realijas. Šiuo metu pluoštinių lazerių dalis sudaro apie 60 % visų lazerinių pjaustymo sistemų rinkos, o jų naudojimas kasmet auga 10,8–12,8 %, palyginti su tik 3,1–5,4 % anglies dioksido sistemoms. Konkrečiai plieno lakštinėms aplikacijoms pluoštinio lazerio pranašumai dar labiau išryškėja – dauguma gamybos dirbtuvių, kuriose pagrindinis apdirbamas medžiaga yra plienas, jau perėjo prie pluoštinės technologijos dėl jos greičio, efektyvumo ir žemesnių eksploatacijos sąnaudų.

Tačiau teisingam pasirinkimui padaryti reikia sąžiningai įvertinti savo specifinius poreikius. Kokio storio plieną Jūs apdorojate dažniausiai? Kiek svarbus kraštinio apdorojimo kokybė palyginti su pjaustymo greičiu? Koks Jūsų gamybos apimtys? Šie klausimai lemia, ar Jūsų veiklai tinka geriau pluoštinis lazerinis pjaustymo aparatas ar CO2 sistema – ir vienodai svarbu suprasti, kokius plieno klases Jūs planuojate pjaustyti.

Pasirinkimas tinkamų plieno rūšių lazerinei apdorojimui

Jūs pasirinkote savo lazerinę technologiją – bet ar pagalvojote, ar jūsų plienas iš tikrųjų tinka lazerinei apkarpymui? Ne visi plienai vienodai gerai elgiasi susikoncentruotame spindulyje. Tarp tobulos pjaunamos linijos ir nusivylimo dažnai slypi medžiagos parinkimas – svarbus veiksnys, kurį daugelis gamintojų nepaiso tol, kol neiškyla problemų.

Suprasdami, kas daro plieną „lazerinio kokybės“ lygio, galite sutaupyti daugybę valandų, praleistų ieškant gedimų ir švaistant medžiagą. Pažvelkime į svarbiausias specifikacijas ir tai, kaip skirtingos plieno rūšys elgiasi pjovimo procese.

Kas daro plieną lazerinio kokybės lygio

Kai jūs projektuojate plieno tiekimas lazerinei apdorojimui , trys fizinės charakteristikos lemia sėkmę: plokštumas, paviršiaus būklė ir storio tolerancija. Kodėl tai yra tokie svarbūs?

Plokštumas tiesiogiai veikia fokusavimo nuoseklumą. Plieno lazerio pjaustyklė priklauso nuo tikslaus židinio atstumo palaikymo visame lakšte. Pagal Laser 24 medžiagos vadovą, išlinkę arba išsilenkę lakštai sukelia židinio poslinkį, dėl ko atsiranda nevienodas pjaustymo kokybė, didesnis kerfų kintamumas ir galimi pjaustymo gedimai storesnėse vietose.

Paviršiaus būklė veikia tai, kaip pradiniu metu lazerio spindulys sąveikauja su medžiaga. Storos lydinio olos, rūdys ar aliejumi užterštas paviršius gali sutrikdyti spindulio sugertį, sukeliant netaisyklingus pjaustymo kraštus ir pernelyg didelį apraškymą. Švarus, vienodas paviršius leidžia numatomą energijos perdavimą nuo pirmųjų pjaustymo milisekundžių.

Storumo tolerancija tampa kritiškai svarbi programuojant pjaustymo parametrus. Jei jūsų „3 mm“ plienas iš tikrųjų svyruoja nuo 2,8 mm iki 3,3 mm per visą lakštą, parametrai, optimizuoti nominaliam storio dydžiui, blogiau veiks storesnėse vietose ir gali perdeginti plonesnes zonas.

Pliečio rūšių suderinimas su pjaustymo reikalavimais

Skirtingi plieno markių tipai sukelia unikalių iššūkių ir galimybių lazerinei apdorojimo technologijai. Štai ką turėtumėte žinoti apie kiekvieną pagrindinę kategoriją:

• Minkštasis plienas (S275, S355, CR4): Šios konstrukcinės markės yra labiausiai palankūs medžiagų tipai nepridėtinio plieno lazeriniam pjaustymui. Anglies kiekis paprastai svyruoja nuo 0,05 % iki 0,25 %, kas įtakoja pjūvio krašto kietumą ir galimybę atsirasti įtrūkimams. S275 ir S355 markės – dažnai vadinamos minkštuoju plienu – skiriasi jų takumo riba (atitinkamai 275 N/mm² ir 355 N/mm²). Pagal Laser 24 , šios medžiagos gryniai pjaunamos nuo 3 mm iki 30 mm storio tinkamai sureguliavus parametrus. CR4 (šaltai valcuota 4-oji markė) siūlo lygesnę paviršiaus apdailą, kuri puikiai tinka matomoms detalėms, efektyviai pjaunant nuo 0,5 mm iki 3 mm.
• Nerūdijančio plieno markės (304, 316, 430): Nerūdijančio plieno lazerinio pjaustymo metu būtina atsižvelgti į konkretaus markės elgseną. Dažniausiai naudojama austenitinė 304 markė pasižymi puikiu atsparumu korozijai ir švariai pjaunama su azoto pagalbos dujomis, užtikrinančiomis beoksidines briaunas. 316 markė turi molibdeną, kuris padidina atsparumą cheminėms medžiagoms – svarbu jūros ir maisto apdirbimo pramonės taikymams, – tačiau dėl didesnio nikelio kiekio šiluminė laidumas šiek tiek padidėja, todėl reikia nedidelės parametrų korekcijos. Feritinė 430 markė turi mažiau nikelio, todėl yra ekonomiškesnė, kartu užtikrindama geras korozijos atsparumo savybes architektūrinėms aplikacijoms. Kai reikia lazerinio pjaustytuvo nerūdijančio plieno taikymams, šių skirtumų supratimas padeda optimizuoti tiek kokybę, tiek sąnaudas.
• Cinkuotas plienas (Zintec, karštai cinkuotas): Korozijai atsparus cinko dėvis sukelia unikalius iššūkius. Pagal Kirin Laser , cinkas garuoja apie 907 °C – gerokai žemiau plieno lydymosi temperatūros, – todėl susidaro dūmai, kuriems reikalingos tinkamos ištraukimo sistemos. Zintec (šaltai valcuotas plienas su plona cinko danga) švariai pjaunamas nuo 0,7 mm iki 3 mm, o karštai nulietus cinkuotas medžiagas galima apdoroti iki 5 mm su tinkama ventiliacija. Dėl dangos kraštai gali būti šiek tiek šiurkštesni nei neapdoroto plieno, tačiau šiuolaikiniai šviesos skaidos lazeriai efektyviai tvarko šias medžiagas.
• Didelės stiprybės mažos lydinio koncentracijos (HSLA) plienai: Šie sukurti plienai derina stiprumą su sumažinta mase, naudodami tiksliai parinktus lydinius, tokius kaip vanadis, niobis ar titanas. Lazerio pjovimas SS variantų ir HSLA rūšių metu reikia atsižvelgti į šilumos paveiktą zoną, kadangi šios medžiagos dažnai yra parenkamos būtent dėl jų mechaninių savybių. Per didelis šilumos padavimas gali pakeisti kruopščiai kontroliuojamą mikrostruktūrą, kuri suteikia HSLA plienams palankų stiprumo ir svorio santykį.

Be pasirinktos rūšies, atsižvelkite, kaip jūsų pasirinktas medžiaga veiks visame gamybos procese. Plienas, kuris puikiai pjaunamas, gali kelti sunkumų tolesniais lenkimo, suvirinimo ar apdailos etapais. Sąveika tarp lazerinio pjovimo parametrų ir medžiagos savybių išsipliesčia už pjovimo stalo ribų – todėl kritinių pjovimo parametrų supratimas tampa kitu būtinu žingsniu link nuoseklių, aukštos kokybės rezultatų.

Pagrindiniai pjovimo parametrai ir tikslumo veiksniai

Jūs pasirinkote tinkamą lazerinę technologiją ir įsigijote kokybiško plieno – bet kaip iš tikrųjų nustatyti tokias parinktis, kurios duotų beklaidžius pjūvius? Būtent čia daugelis operatorių susiduria su sunkumais, ir būtent ši žinių spraga skiria vidutinius rezultatus nuo išskirtinių. Suprasdami ryšį tarp galios, greičio ir fokusavimo padėties, plieno pjovimo įrenginį galite pavirsti iš brangaus įrankio į tikslų prietaisą.

Štai koks yra tikrovės vaizdas: lazerio pjaustymo tikslumas priklauso nuo kelių kintamųjų, kurie turi veikti darnoje. Per didelė galia sukelia pernelyg didelę šilumos paveiktą zoną ir aplyvas. Per maža palieka nepilnus pjaustymus. Per didelis greitis sukuria nelygius kraštus; per lėtas sukelia deginimą ir medžiagos švaistymą. Panagrinėkime šiuos santykius, kad galėtumėte optimizuoti savo plieno lazerio pjaustymo įrenginį bet kuriai programai.

Galios nustatymai pagal plieno storį

Pagrindinė taisyklė paprasta: storesnis plienas reikalauja didesnės galios. Tačiau ryšys nėra visiškai tiesinis, o niuansų supratimas padeda parinkti tinkamą įrangą ir optimizuoti esamas sistemas.

Remiantis Hytek Tools greičio lentelėmis, švyruoklinio lazerio galios reikalavimai prognozuojamai keičiasi priklausomai nuo medžiagos storio. 3 kW lazeris efektyviai tvarko plonas plieno plokštes, tuo tarpu 20 mm ar storesnes plokštes reikia pjaustyti naudojant 12 kW ar didesnę galią. Štai praktinė sistema plieno lakštinio pjaustymo taikymams:

Plienų storis	Rekomenduojama galia	Pjaustymo greičio diapazonas	Fokusavimo padėtis
0,5–1,0 mm	1–2 kW	15–30 m/min	Ant paviršiaus iki +0,5 mm aukščiau
1,0–3,0 mm	2–3 kW	8–20 m/min	Ant paviršiaus iki -0,5 mm žemiau
3,0–6,0 mm	3–6 kW	3–10 m/min	-1,0 iki -2,0 mm žemiau paviršiaus
6,0–12,0 mm	6–12 kW	1–4 m/min	-2,0 iki -4,0 mm po paviršiumi
12,0–20,0 mm	12–20 kW	0,5–2 m/min	-4,0 iki -6,0 mm po paviršiumi
20,0–30,0 mm	20–30 kW	0,3–1 m/min	-6,0 iki -8,0 mm po paviršiumi

Atkreipkite dėmesį, kaip židinio padėtis paslenka giliau į medžiagą, kai jos storis didėja. Tai kompensuoja pjūvio geometriją – storesnėms medžiagoms spindulio židinys turi būti pozicionuotas po paviršiumi, kad išlaikyti pjaunamąją energiją per visą storį. Klaidinga ši parametrų parinktis dažnai sukelia nepilnus pjaustymus ir perteklinį lydymo likutį apačios kraštuose.

Taip pat į parametrų parinkimą įtakos turi skirtingų plienų tipų šilumos laidumas. Nerūdijantis plienas šildo maždaug 30 % neefektyviau nei minkštasis plienas, kas reiškia, kad jis ilgiau išlaiko energiją pjovimo zonoje. Tai leidžia šiek tiek didesnes pjaustymo greičio reikšmes nerūdijančiajam plienui tokiu pačiu storiu – tačiau taip pat padidina pavojų šiluminiam iškraipymui, jei parametrai nėra tinkamai subalansuoti.

Greičio optimizavimas švariems kraštams

Skamba sudėtingai? Greičio ir kokybės santykis iš tikrųjų atitinka intuityvias taisykles, kai suprantama pagrindinė fizika. Pagal DW Laser išsamiąją gairę , greitis nulemia, kaip šiluma paskirstoma pjovimo zonoje.

Didesnis greitis tolygiau paskirsto šiluminę energiją, neleidžiant vietiniam perkaitimui, kuris sukelia degimą ir pernelyg didelį oksidaciją. Mažesnis greitis koncentruoja šilumą, užtikrindamas švaresnį pjūvį – tačiau jei judėsite per lėtai, susidarys platūs šilumos paveikti plotai su nuspalvintais kraštais ir galimomis metalurginėmis kaitomis.

Optimalaus balanso pasiekimas reikalauja suprasti šiuos pagrindinius principus:

• Konstrukcijos sudėtingumas turi reikšmės: Sudėtingi raštai su siaurais kampais reikalauja lėtesnio greičio, kad išlaikyti tikslumą – lazerio galvutė turi sulėtinti greitį, stabtelėti keičiant kryptį, tada vėl pagreitėti
• Medžiagos vientisumas veikia greičio toleranciją: Vienodas storis leidžia naudoti pastovų greitį; storio pokyčiai reikalauja arba atsargesnių parametrų, arba adaptacinių valdymo sistemų
• Reikalavimai krašto kokybei lemia greičio parinkimą: Dekoratyviniams elementams, kuriems reikalingos be priekaištų briaunos, reikia lėtesnių greičių, o konstrukciniai komponentai gali leisti greitesnį pjaustymą su nedidele briaunų šiurkštuma
• Pagalbinio dujų slėgio sąveika su greičiu: Didesnis dujų slėgis leidžia greitesnį pjaustymą, efektyviau pašalinant išpjovos plyšį (kerf) lydymosi medžiagą

Vertindami tikslaus lazerinio pjaustymo paslaugas ar skaičiuodami lazerinio pjaustymo kainas projektui, prisiminkite, kad mažesni nuokrypiai paprastai reikalauja lėtesnių pjaustymo greičių – tiesiogiai veikiant ciklo trukmę ir kainą. Šis kompromisas tarp greičio ir tikslumo yra pagrindinis plieninių lakštų lazerinio pjaustymo ekonomikos aspektas.

Pasiekiami nuokrypiai ir padėties tikslumas

Kokio tikslumo iš tikrųjų galima tikėtis iš lazeriniu būdu pjaustomų plieninių detalių? Remiantis TEPROSA techniniais nuokrypių reikalavimais , lazerinis pjaustymas pasiekia nepaprastai aukštą matmeninį tikslumą – tačiau nuokrypiai labai priklauso nuo medžiagos storio ir įrangos galimybių.

Pramonės standartinis atskaitos taškas yra DIN ISO 2768, kuriame apibrėžiamos tikslumo klasės nuo tiksliosios (f) iki labai grubniosios (sg). Dauguma tikslaus lazerinio pjaustymo paslaugų gamina pagal DIN ISO 2768-1 m (vidutinės tikslumo klasės) kaip bazę. Štai ką tai reiškia praktiškai:

• Matmenys iki 6 mm: ±0,1 mm tolerancija pasiekiama
• Matmenys 6–30 mm: ±0,2 mm tolerancija tipiška
• Matmenys 30–120 mm: ±0,3 mm tolerancija standartinė
• Matmenys 120–400 mm: ±0,5 mm tolerancija numatyta

Keli veiksniai lemia, ar pasieksite šių ribų tiklesnį galą. Stalo pozicijos tikslumas – tai, kiek tiksliai pjaunamasis galvutė pakartojama suprogramuotus kelius – moderniose CNC sistemose paprastai svyruoja nuo ±0,03 mm iki ±0,1 mm. Tačiau šis mechaninis tikslumas pasireiškia detalės tikslumu tik esant tinkamai parametrų optimizacijai, aukštos kokybės medžiagai ir stabiliai terminei aplinkai.

Lygumo tarpai atitinka atskirus standartus. DIN EN ISO 9013 nustato terminio pjaustymo kokybės reikalavimus, o medžiagos specifikacijos, tokios kaip DIN EN 10259 (šaltai valcuota lakštinė plieno medžiaga) ir DIN EN 10029 (karštai valcuota lakštinė plieno medžiaga), nustato leistinus lygumo nuokrypius pačioje pradinėje medžiagoje. Net tobula lazerinio pjaustymo technologija negali ištaisyti lygumo problemų, esančių pradiniame pliene.

Kuo storesnė jūsų medžiaga, tuo sunkiau pasiekti siaurus tarpus. Pjūvio plotis didėja kartu su storiu, o pjūvio kampas (nedidelis nuolydis nuo viršutinio iki apatinio paviršiaus) tampa ryškesnis. Svarbiems taikymams, reikalaujantiems itin tikslaus lazerinio pjaustymo, iš anksto nurodykite siauresnius tolerancijos klases – suprasdami, kad tai gali paveikti tiek apdorojimo laiką, tiek kainą.

Turėdami galios, greičio ir fokusavimo parametrus, optimizuotus pagal jūsų konkretų plieno storį ir kokybės reikalavimus, lieka vienas svarbus kintamasis: pagalbinis dujos, kurios šalina lydalą ir formuoja pjaunamo krašto kokybę. Šis dažnai nepastebimas veiksnys gali nulemti skirtumą tarp priimtinų rezultatų ir tikrai aukštos kraštų kokybės.

Pagalbinių dujų pasirinkimas ir pjūvio krašto kokybės optimizavimas

Jūs jau nustatėte galios parametrus ir pjaustymo greitį – bet kaip dėl nematomos partnerės, be kurios neįmanomas švarus pjaustymas? Pagalbinės dujos nėra tik papildomas veiksnys plokščiojo plieno lazeriniam pjaustymui; kaip teigia „The Fabricator“, jos yra „labiau partnerė nei padėjėja, dirbanti kartu su lazerio spinduliu“. Tačiau keistai daugelis operatorių nepaiso šio svarbaus kintamojo, bandydami išspręsti pjaustymo kokybės problemas.

Štai kas vyksta kiekvienoje lazerinės pjovimo eigoje: susikoncentravęs spindulys lydina plieną, o pagalbinis dujas išpučia šį tirštą medžiagą iš pjūvio, tuo pačiu metu veikdamas cheminę reakciją pjovimo zonoje. Pasirinkite netinkamas dujas arba netinkamą slėgį – ir kovosite su dross, oksidacija bei nenuosekliais kraštais nepaisant to, kaip idealiai optimizavote kitus parametrus.

Deguonies pjovimas – greitis ir ekonomiškumas

Pjoviant minkštąjį plieną ir anglies plieną, deguonis suteikia tai, ko negali jokios kitos pagalbinės dujos: egzoterminę reakciją, kuri iš tikrųjų padeda pjaustyti medžiagą. Pagal Bodor Laser , deguonis atlieka apie 60 procentų pjovimo darbo šioms medžiagoms, todėl galima pasiekti didesnį pjovimo greitį esant santykinai žemai lazerio galiai.

Kaip tai veikia? Kai aukštos grynumo deguonies kontaktuoja su lydytu plienu, vyksta degimo reakcija, kuri sukuria papildomą šiluminę energiją. Ši papildoma energija efektyviai padidina jūsų lazerio pjaustymo gebą, leisdama apdoroti storesnes anglies plieno plokštes, nei būtų įmanoma esant tam tikram galios lygiui.

Kompromisai yra aiškūs:

• Privalumai: Didelis pjaustymo greitis, puikus prasiskverbimas į storesnes plokštes, mažesnių lazerio galios reikalavimai, ekonomiškas dujų suvartojimas
• Ribotumai: Sukuria oksiduotas (patamsėjusias) pjaustymo kraštines, kurios prieš virinant ar dažant gali reikalauti šlifavimo
• Optimalios taikymo sritys: Konstrukcinis plienas, 6 mm ir storesnės anglies plieno plokštės, didelės apimties gamyba, kur svarbiau greitis nei pjaustymo kraštinės būklė

Deguonies grynumas turi didelę reikšmę. Pagal pramonės ekspertus, pjovimo kokybė smarkiai sumažėja, kai grynumas nukrenta žemiau 99,7 % – beveik visiškai sustojate pjauti. Tipiški slėgio nustatymai yra apie 28 PSI arba žemesni, o srauto greitis – mažesnis nei 60 standartinių kubinių pėdų per valandą. Per daug deguonies sukuria per stiprią egzoterminę reakciją, dėl kurios atsiranda šiurkštūs, netaisyklingi kraštai.

Azotas be oksidinių kraštų

Reikia detalių, paruoštų tvirtinimui ar dažymui be papildomos apdorojimo? Azotas – tai jūsų atsakymas. Kaip inertinis dujos, azotas visiškai neleidžia oksidacijos, todėl atsiranda šviesūs, švarūs kraštai, kuriems nereikia jokio apdorojimo po pjovimo.

Pjovimo mechanizmas esmingai skiriasi nuo deguonies pjovimo. Vietoje medžiagos deginimo, azotas tiesiog apsaugo lydytą plieną nuo atmosferos deguonies, tuo pačiu aukštas slėgis išpučia lydytą metalą iš pjovimo plyšio. Pagal FINCM , tai sukuria „lygius, šviesius kraštus be išblukimo“.

Azoto pjovimas puikiai tinka:

• Nerūdijantis plienas: Neleidžia chromui oksiduotis, kas pakenktų korozijos atsparumui
• Aliuminis: Sukuria švarius kraštus be oksido sluoksnio, kuris trukdo suvirinimui (pastaba: nors šiame skyriuje pagrindinis dėmesys skiriamas plienui, tos pačios taisyklės taikomos ir jūsų lazeriniams pjovimo sprendimams, kai reikalingi nepriekaištingi aliuminio kraštai)
• Matomi komponentai: Architektūriniai elementai, dekoratyvinės detalės ar bet kurie kiti taikymai, kuriuose svarbus išvaizda
• Iš anksto nudažytas ar dengtas plienas: Mažina kraštų pažeidimus, kurie gali pakenkti apsauginiams dangams

Kaina yra svarbus veiksnys. Azoto pjovimui reikia aukšto slėgio (dažnai 150–300 PSI) ir didelio srauto greičio, dėl ko suvartojama žymiai daugiau dujų nei naudojant deguonį. Storiam nerūdijančiajam plienui azoto sąnaudos gali sudaryti didelę dalį vienos detalės apdorojimo išlaidų. Tačiau antrinio kraštų apdorojimo nebuvimas dažnai daro azoto naudojimą ekonomiškesniu pasirinkimu, atsižvelgiant į bendras gamybos išlaidas.

Suspaustas oras kaip ekonomiškas alternatyvus variantas

O kas, jei galėtumėte pasinaudoti didžiąja azoto nauda už mažą kainą? Suspaustas oras – kuriame yra apie 78 % azoto ir 21 % deguonies – siūlo būtent tokią kompromisinę alternatyvą tam tikroms aplikacijoms.

Pagal Bodor techninę analizę, suspaustas oras puikiai tinka aliuminio lakštam, cinkuotam plienui bei ploniems ir vidutinio storio medžiagoms, kurių kraštų kokybės reikalavimai yra vidutiniai. Mažas deguonies kiekis iš tikrųjų palengvina aliuminio pjaustymą, suteikdamas „truputį papildomo smūgio“, kuris pagerina pjovimo krašto išvaizdą.

Ekonomika yra patraukli: orą galima gaminti vietoje naudojant standartinius kompresorius, pašalinant balionų pirkimą, saugojimo poreikius ir pristatymo logistiką. Operacijoms, kurios pjausto daugiausia plonas medžiagas, o kraštų išvaizda nėra kritinė, suspaustas oras ženkliai sumažina eksploatacijos išlaidas.

Tačiau yra apribojimų. Deguonies kiekis gali sukelti dalinį kraštinės oksidaciją – ne tokį stiprų kaip pjovimas grynu deguonimi, tačiau pastebimą, palyginti su azotu. Oro pjovimui reikia didelio slėgio ir didelio srauto, kad būtų galima švariai pjauti, todėl jūsų standartinis dirbtuvių kompresorius gali nepateikti pakankamo tūrio. Pagal pramonės šaltinius, išlaidos specialiai oro paruošimo įrangai gali būti nemažos.

Dužių tipas	Geriausi taikymo atvejai	Briaunos kokybė	Pjovimo greičio poveikis	Kainų aspektai
Deguonis (O₂)	Anglinis plienas, konstrukcinis plienas, storos plokštės (6 mm ir storesnės)	Oksiduoti/panašiai ant juodumo kraštai; gali prireikti papildomo apdorojimo	Greičiausias angliniam plienui dėl egzoterminės reakcijos	Žemas dujų suvartojimas; ekonomiška kaina vienam pjovimui
Azotas (N₂)	Nerūdijantis plienas, aukštos kokybės detalės, matomos dalys	Švytintis, be oksidų, paruoštas virinti paviršius	Lėtesnis storoms plokštėms; konkurencingas plonoms medžiagoms	Didelis suvartojimas; didesnė kaina vienam pjovimui; pašalina antrinį apdorojimą
Suslėgtas oras	Aliuminis, cinkuotas plienas, plonos iki vidutinio storio plokštės	Vidutinis; įmanomas šiek tiek oksidacijos	Tinka ploniems medžiagoms; neįtikina storoms detalėms	Žemiausios eksploatacijos išlaidos; galimybė generuoti vietoje

Slėgio nustatymai ir sprocko optimizavimas

Teisingai parinkti pagalbinį dujinį agentą – tai tik pusė reikalavimo, tinkamas jo padavimas užbaigia visą vaizdą. Pagal The Fabricator išsamią analizę , pagalbinių dujų problemos yra vienos dažniausių priežasčių, dėl kurių kyla pjovimo kokybės sutrikimų, tačiau daugelis operatorių jas visiškai nepaiso.

Slėgis ir srautas veikia kartu, bet atlieka skirtingas funkcijas. Slėgis sukuria jėgą, kuri pašalina lydytą medžiagą iš pjūvio, o srautas užtikrina pakankamą dujų kiekį, pasiekiantį pjovimo zoną. Vien didinant slėgį nepavyks išspręsti problemų, jei jūsų padavimo sistema sukuria srauto apribojimus.

Sraigto skersmuo žymiai veikia abu parametrus. Štai svarbiausias dalykas: padidinus sraigto skersmenį netgi per pusę milimetro, dujų srautas padvigėja. 2,5 mm sraigto skersmuo gali reikalauti 2 000 kubinių pėdų per valandą, o 3,0 mm sraigto skersmuo – apie 3 500 CFH. Ši priklausomybė dažnai papuola operatoriams nepasiruošusiems – sraigto skersmuo formulėje yra pakeltas kvadratu, todėl net mažos pakeitimai sukelia didelius pokyčius.

Pluoštiniams lazeriams būdingomis siaurais kerf plotiais, didesni sraigteliai dažnai duoda geresnių rezultatų, nei tikimasi. Fizikinė prigimtis susijusi su trintimi tarp greitai judančių pagalbinės dujos ir stacionaraus aplinkos oro kolonos kraštuose. Siaurame dujų stulpelyje šis turbulentiškumas gali plisti į kerf ir sukelti nelygius pjūvius. Platesni dujų stulpeliai laiko turbulentinę zoną atokiau nuo pjovimo vietos, leisdami centriniam dujų srautui įeiti į kerf nepažeistam.

Praktiniai slėgio nurodymai skiriasi priklausomai nuo taikymo srities:

• Deguonies pjaustymas mažangrūdžio plieno: 10–28 PSI, srautas mažesnis nei 60 SCFH
• Azoto pjaustymas nerūdijančiai plienei: 150–300 PSI, dideli srautai, pritaikyti pagal medžiagos storį
• Sutvirtintas oro: Panašu į azoto reikalavimus; užtikrinkite, kad kompresoriaus galia atitiktų poreikį

Spręsdami kraštų kokybės problemas, apsvarstykite visą dujų tiekimo kelią – nuo baliono ar kompresoriaus per vamzdyną, reguliatorius ir jungtis iki antgalio. Kiekvienas sujungimo taškas, ypač ten, kur keičiasi vamzdžių skersmenys, gali sukurti srauto apribojimus, dėl kurių pjovimo zona lieka be reikiamo dujų kiekio. Operatoriai dažnai kompensuoja tai didindami slėgį, tačiau pašalinus pagrindinius srauto apribojimus pasiekiama geresnių rezultatų.

Optimizavus pagalbinės dujos parinkimą ir tiekimą, jūs išsprendėte pagrindinius technologinius kintamuosius. Tačiau kas gi su pačiais detalėmis? Projektuojant komponentus specialiai lazerio pjaustymui – suprantant minimalius elementų matmenis, šiluminius aspektus ir medžiagos panaudojimą – galima pasiekti skirtumą tarp tobulai pjaustomų detalių ir konstrukcijų, kurios kiekvienu žingsniu priešinasi procesui.

Projektavimo gaires lazeriu pjaunamoms plieninėms detalėms

Jūs optimizavote savo lazerio parametrus ir pasirinkote idealias pagalbines dujas – bet kas nutinka, kai jūsų detalės projektavimas priešinasi procesui? Net ir pažangiausias metalo pjaustymo įrenginys negali įveikti esminių projektavimo apribojimų. Tikrovė yra tokia, kad lazeriu pjaunamos detalės, kurios atrodo puikiai CAD programinėje įrangoje, ne visada tampa tobulomis fizinėmis detalėmis. Suprantant projektavimo apribojimus dar prieš pjaustymą, sutaupysite medžiagą, laiką ir išvengsite nusivylimo.

Galvokite taip: pjovimo metalo mašina seka suprogramuotais keliais nepriekaištingai tiksliai, tačiau vis tiek galioja fizikos dėsniai. Šiluma plinta, plonos detalės iškraipomos, o maži skylės gali užsifiksuoti dėl šiluminio plėtimosi. Pažvelkime į projektavimo taisykles, kurios užtikrina, kad jūsų laseriu pjaunamos metalo plokštės išeitų būtent tokios, kokios numatytos.

Minimalūs elementai, kurie puikiai pjaunami

Projektuojant lakštinio metalo pjaustymą, elemento dydis, atsižvelgiant į medžiagos storį, lemia sėkmę ar nesėkmę. Pagal Komacut projektavimo vadovą, naudojant standartinius medžiagos storių matmenis yra vienas paprasčiausių būdų optimizuoti procesą – lazeriniai pjaustymo įrenginiai kalibruojami šiems matmenims, todėl jie tampa ekonomiškesni ir lengviau pasiekiami.

Štai pagrindinis principas: mažiausias skylės skersmuo turėtų būti lygus arba didesnis už medžiagos storį. 3 mm plieno lakštas gali patikimai generuoti 3 mm skyles, tačiau bandant daryti 2 mm skyles kyla pavojus, kad pjūvis bus nepilnas, kraštai susilietys arba iškryps geometrija. Plonesnėms medžiagoms, kurio storis mažesnis nei 1 mm, kartais galima šiek tiek sumažinti šį santykį, tačiau būtinas bandomasis pjovimas.

• Mažiausias skylės skersmuo: Lygu arba didesnis už medžiagos storį (minimalus santykis 1:1)
• Atstumas nuo skylės iki krašto: Mažiausiai du kartus lakšto storis, kad būtų išvengta kraštų plyšimo pjovimo metu ar vėlesnių formavimo operacijų metu
• Atstumas tarp detalių: Pagal MakerVerse , pjovimo geometriją reikia nutolinti mažiausiai per du kartus lakšto storį, kad nebūtų iškraipyta
• Minimalus plyšio plotis: Lygu medžiagos storiui; siauresnės angos tarp skylės sienelių gali sukelti terminį suvirinimą pjovimo metu
• Kampų spinduliai: Aštrūs vidiniai kampai koncentruoja įtampą – struktūrinėms detalėms pridėkite mažiausiai 0,5 mm spindulį
• Iškyšulio ir mikrosujungos plotis: Paprastai 0,3–1,0 mm priklausomai nuo medžiagos; jei per siaura, detalės atsiskiria per anksti, jei per stora – pašalinti sunku

Kodėl šios taisyklės yra svarbios? Atlikus metalo lakštų lazerinį pjaustymą, pjūvio plotis paprastai svyruoja nuo 0,1 mm iki 1,0 mm priklausomai nuo medžiagos ir parametrų. Mažesni už šį dydį elementai tiesiog negali tinkamai susiformuoti – spindulys pašalina daugiau medžiagos, nei patys elementai turi. Net šiek tiek didesni elementai gali būti paveikti šilumine deformacija, nes šiluma koncentruojasi mažuose plotuose.

Projektavimas šiluminei stabilumui

Šiluma yra tiek įrankis, tiek priešas lazerinio apdorojimo metu. Pagal SendCutSend techninę analizę , šilumos veikiamas plotas (HAZ) yra „metalų dalis šalia pjovimo linijos, kuri buvo pasikeitusi dėl intensyvios šilumos, tačiau nebuvo visiškai ištirpinta“. Požymiai apima vaivorykštines spalvas, padidėjusį kietumą ir trapumą bei mikroskopines įtrūkimus, kurie gali plisti esant apkrovai.

Tiksliosioms aplikacijoms svarbu, kad HAZ sukurtų neprognozuojamos stiprybės zonas. Mikrostruktūra pasikeičia visiškai, kai metalas viršija savo transformacijos temperatūrą, ir šie pokyčiai išlieka po atvėsinimo. Ypač svarbu šiuo atžvilgiu:

• Aviacijos ir konstrukcinių komponentų: Inžinierys nesėkmes skrydyje buvo siejama su HAZ kritinėse vietose
• Detalės, reikalaujančios papildomo suvirinimo: Pakitę mikrostruktūra veikia suvirinimo kokybę ir sąjungos stiprumą
• Tikslieji mechaniniai surinkimai: Įprūdinti kraštai gali įtrūkti lenkimo operacijų metu
• Dekoratyviniai elementai: Nusidėvėjimas reikalauja papildomos apdailos pašalinimui

Plonuose medžiagose iškraipymų sumažinimas reikalauja strateginio projektavimo požiūrio. Kai dirbate su plieno lakštais, storesniais nei 2 mm, šilumos kaupimasis vyksta greitai, nes mažiau masės sugeriamas šiluminė energija. Apsvarstykite šiuos požiūrius:

• Paskirstykite pjaustymą per visą lakštą: Vietoj to, kad visus elementus išpjautumėte vienoje srityje ir pereitumėte prie kitos, programuokite pjaizdymo seką taip, kad šiluma būtų paskirstyta per visą detalę
• Pridėkite aukojamas atramines juostas: Maži sujungimai su aplinkiniu rėmu laiko dalis plokščiomis pjovimo metu, neleidžiant išsikreipti dėl terminių įtempių
• Venkite ilgų siaurų geometrijų: Plonas juostas, einančias lygiagrečiai su pjaizdymo linijomis, kaupia šilumą ir iškraipo; ten, kur įmanoma, plėskite šias sritis
• Apsvarstykite pjaizdymo kryptį: Remiantis pramonės tyrimais, pjaustymą pradedant lakšto centre ir judant išorėn padeda kontroliuoti šilumos pasiskirstymą

Projektavimo patarimas: Nuoseklūs lenkimo spinduliai ir orientacijos ženkliai sumažina gamybos išlaidas – nenuoseklūs reikalavimai reiškia daugiau perkėlimų ir ilgesnius ciklus

Talpinimo efektyvumas ir medžiagos panaudojimas

Protingas projektavimas eina toliau nei atskiros detalės – svarbu, kaip jos telpa kartu ant lakšto. Medžiagos kaina dažnai sudaro didžiausią išlaidų dalį laserinio pjaustymo projektuose, todėl talpinimo efektyvumas yra svarbus ekonominis veiksnys

Efektyvus dalių išdėstymas prasideda projektavimo etape. Detalės su papildančiomis geometrijomis – kai vienos detalės įgaubta profilio dalis telpa prie kitos iškilios briaunos – ženkliai pagerina medžiagos panaudojimą. Pagal Komacut, pasirinkus 3 mm plieną vietoj nestandartinio 3,2 mm storio, galima išvengti minimalių užsakymo kiekių, siekiančių dešimtis ar šimtus lakštų, kelias savaites trunkiančių delsimų ir didelių kainų priemokų.

• Projektuokite dalis su bendromis kraštinėmis, jei įmanoma: Bendros pjovimo linijos sumažina tiek pjovimo laiką, tiek medžiagos atliekas
• Atsižvelkite į pluošto kryptį: Dėl detalių, reikalaujančių tolesnio lenkimo, orientuokite projektus atsižvelgdami į medžiagos struktūrą
• Palikite vietą pjovimo linijai tankiuose išdėstymuose: Prisiminkite, kad kiekvienoje pjovimo linijoje dingsta 0,1–1,0 mm medžiagos
• Grupuokite panašaus storio medžiagas: Apdorojant visas 3 mm dalis prieš pereinant prie 5 mm ruošinių, sumažinamas paruošimo laikas

Svarbus ir ryšys tarp projektavimo sprendimų bei tolesnių operacijų. Ar jūsų detalės, išpjautos lazeriu, reikalaus lenkimo, suvirinimo ar paviršiaus apdorojimo vėliau? Jei skylės yra per arti kraštų, Makerverse pastebi, kad „ypač jei detalė vėliau bus formuojama, didesnė tikimybė, jog skylė plyš ar deformuos“. Projektuojant atsižvelgiant į visą gamybos eigą – nuo pradinio plieno iki gatavos detalės – užtikrinama, kad kiekviena operacija sėkmingai pavyktų, nekenkiant kitai.

Kai apgalvotas dizainas sudaro sėkmės pagrindą, kitoji iššūkis tampa nuosekliai aukštos kokybės pjūvio briaunų pasiekimas kiekvienoje detalėje. Suprasdami, kas veikia pjovimo kraštus, ir kaip spręsti dažnas problemas, galite paversti gerus rezultatus išskirtiniais.

Aukštos kokybės pjūvio briaunų pasiekimas pjaunant plieną

Jūs optimizavote parametrus, pasirinkote tinkamą pagalbinį dujinį, sukūrėte detales, atsižvelgdami į lazerinio pjaustymo apribojimus – tačiau kodėl vis dar matote šiurkščius kraštus, atsparią apsvilę medžiagą arba nusidėvėjusias paviršiaus vietas? Kraštų kokybės problemos erzina net patyrusius operatorius, nors sprendimai dažnai slepiasi nepastebėtuose niuansuose. Supratimas, kas iš tikrųjų sukelia šiuos defektus ir kaip sistemingai juos pašalinti, padeda skirti vidutiniškus rezultatus nuo tikrai profesionalaus darbo.

Pagal DXTech kokybės kontrolės vadovas , tikrinant ir vertinant lazerinio pjaustymo kokybę, yra būtinas pirmasis žingsnis link gerinimo. Panagrinėkime konkrečius veiksnius, kurie lemia, ar jūsų metalo lazerinio pjaustymo įrenginys gamina be defektų kraštus, ar detalių reikia papildomo apdorojimo.

Apšukei ir kaburėliams naikinimas

Kas tai yra drosas? Tai surinkęs lydytas metalas, kuris prilimpa prie jūsų pjūvio apačios krašto – ir tai viena dažniausių skundų, susijusių su metalo lazeriniu pjaustymu. Kai pamatote šias būdingas lašelio formos atplaišas, besilaikančias po detalių paviršiumi, reiškia, kad kažkas jūsų procese turi būti pakoreguota.

Drosas susidaro tada, kai lydytas plienas nepakankamai išstumiamas iš pjūvio, prieš jam vėl surinkstant. Pagal Haldeno defektų analizę , šiai problemai prisideda keletas veiksnių:

• Nepakankamas pagalbinio dujų slėgis: Dujų srovė neturi pakankamai jėgos, kad išpūstų lydytą medžiagą, prieš jai atvėstant
• Per didelis pjaustymo greitis: Per greitas judėjimas neleidžia visiškai išstumti medžiagos, kol spindulys dar neperėjo toliau
• Netinkama fokusavimo pozicija: Kai fokusavimas per aukštai, energija koncentruojasi virš optimalios pjaustymo zonos
• Žema lazerio galia: Nevisiškas lydymas sukuria klampią medžiagą, kuri trukdo išstumti
• Užterštas ar pažeistas srovėlės antgalis: Sutrūkinėjęs dujų srautas sukelia turbulenciją, dėl kurios užfiksuojamas lydytas metalas

Kamščiai kelia susijusią, tačiau atskirą problemą. Šie šiurkštūs, iškilę kraštai susidaro pjovimo greičiui ir galiai būnant nebalansuotiems – paprastai tada, kai greitis per lėtas arba galia per didelė. Perteklinė energija perkaista medžiagą, o lydytas metalas nesiskiria švariai nuo pjovimo krašto.

Norint išspręsti kamščių ir aplydų problemas, reikia sistemingai ieškoti gedimų. Štai praktinis požiūris, paremtas pramonės tyrimais:

• Lašiškos formos įprastiems kamščiams: Padidinkite židinio padėtį, sumažinkite pjovimo greitį arba padidinkite lazerio galią
• Ilgiesiems netaisyklingiems kamščiams su paviršiaus atspalvio pasikeitimu: Padidinkite pjovimo greitį, sumažinkite židinio padėtį, padidinkite dujų slėgį ir leiskite medžiagai atvėsti tarp pjovimų
• Kamščiams tik vienoje pusėje: Patikrinkite sprocko padėtį – šis asimetrinis defektas paprastai rodo, kad sprockas nėra koaksialus su lazerio spinduliu
• Kietiems nuimti apačios kraštų burbuliukams: Sumažinkite greitį, padidinkite dujų slėgį, patikrinkite dujų grynumą ir žemesnį fokusavimo tašką

Šilumos paveiktų zonų valdymas

Kiekvienas lazerinis pjaunamas sukūria šilumos paveiktą zoną (HAZ) – sritį, kurioje medžiagos temperatūra pakilo tiek, kad pasikeitė jos molekulinė struktūra, nepersilydant. Pagal DXTech, ši zona yra neišvengiama terminiuose pjovimuose, tačiau jos dydis ir stiprumas gali būti kontroliuojami.

Kodėl svarbu HAZ? Pasikeitusi mikrostruktūra veikia mechanines savybes. Plieninė šilumos paveiktoje zonoje tampa kietesnė ir trapiau, galbūt suskyla esant apkrovai arba vėlesnių lenkimo operacijų metu. Konstrukciniams elementams ar dalioms, reikalaujančioms suvirinimo, per didelė HAZ pakenkia našumui ir saugumui.

Šilumos paveiktų zonų sumažinimas reikalauja subalansuoti keletą veiksnių:

• Optimizuokite galios ir greičio santykį: Dideliu greičiu su pakankama galia sumažinamas šilumos kaupimasis
• Naudokite tinkamą pagalbinį dujų tiekimą: Azoto pjaustymas vyksta šaltesniu režimu nei deguonies pjaustymas, nes pašalinamas egzoterminis procesas
• Leiskite medžiagai atvėsti tarp pjaustymų: Sudėtingoms detalėms su daugybe elementų, sustabdykite pjaustymą, kad susikaupęs šilumos kiekis galėtų išsisklaidyti
• Apsvarstykite impulsinį pjaustymą: Tiksliosioms aplikacijoms impulso lazerio režimai sumažina bendrą šilumos padavimą

Paviršiaus šiurkštumas – matomos vertikalias linijas pjovimo briaunose – taip pat susijęs su šilumos valdymu. Gilios, ryškios linijos rodo pernelyg didelį šilumos įnašą ar netinkamą parametrų balansą. Kokybės kontrolės ekspertų teigimu, seklios, vos matomos linijos signalizuoja apie optimalias pjaustymo sąlygas.

Fiksavimo ir atramos reikalavimai

Štai veiksnys, kurį dažnai nepastebi operatoriai: kaip jūs fiksuojate plieno lakštą pjaustant, tiesiogiai veikia pjovimo krašto kokybę. Tinkamas plieno lazerio pjaustymo stalas naudoja lentynėlių konstrukciją, kuri sumažina kontaktinius taškus, tuo pačiu užtikrindama stabilų palaikymą.

Kodėl svarbus atramas? Kai pjovimo dalys praranda atramą ir pasislenka, lazerio spindulio kelias pasikeičia lyginant su medžiaga. Net menkas judėjimas sukelia netaisyklingus kraštus, nepilnai perpjautas vietas arba susidūrimą tarp pjaunamojo galvutės ir pakilusios medžiagos. Gerai suprojektuotas lazerio pjaunamasis stalas šias problemas išsprendžia dėmesinga inžinerija.

Sklendėmis grindžiamos pjaunamojo stalo koncepcija veikia taip: lapai yra remiami ant reguliariai išdėstytų metalinių plevenų arba sklandžių, o ne vientisos paviršiaus. Ši konstrukcija turi keletą privalumų:

• Minimalus kontaktinis plotas: Sumažina atspindį atgal ir šilumos kaupimąsi atramos taškuose
• Šlako nušalinimas: Šlakas ir trykštantys dalelės praeina pro tarpus, o ne kaupiasi po ruošiniu
• Detalių stabilumas: Sklandžiai remia medžiagą, leisdamos pagalbiniams dujoms ir įkaitusiems metalams laisvai išeiti žemyn
• Keičiamos dalys: Nusidėvėjusias ar pažeistas sklandes galima keisti atskirai, nereikalinga keisti viso stalo

Plonoms medžiagoms, linkstamoms į šiluminį iškraipymą, apsvarstykite vakuumines lentas ar magnetinius tvirtinimo sprendimus, kurie palaiko lakštus plokščius, nekliudydami pjovimo proceso. Storos plokštės gali reikėti tik kraštų spaustuvų, o vidutinio storio plienas naudotų subalansuotą paramą, kurią suteikia lazerinių stalo pjūklo konstrukcijos.

Dažniausi kraštų kokybės problemų ir sprendimai

Kai tiriamos pjovimo kokybės problemos, sisteminė diagnostika yra efektyvesnė už atsitiktinius parametrų reguliavimus. Štai greitas orientyras, paremtas pramonės klaidų šalinimo gidyjais:

Krašto kokybės problema	Galimos priežastys	Sprendimai
Šiurkštus paviršius su giliomis juostomis	Fokusas per aukštas; dujų slėgis per didelis; greitis per lėtas	Sumažinkite fokusavimo padėtį; sumažinkite dujų slėgį; padidinkite pjovimo greitį
Geltoni arba nuspalvinti nerūdijančio plieno kraštai	Azoto grynumas nepakankamas; deguonies užterštumas dujų linijose	Patikrinkite azoto grynumą (ne mažiau kaip 99,5 %); išpūskite dujų linijas; padidinkite delsimą
Degimo žymės paviršiuje	Per didelis karštis; lėtas greitis; nepakankamas pagalbinio dujų aušinimas	Padidinkite greitį; sumažinkite galią; optimizuokite dujų srautą aušinimui
Neužbaigti pjaunamieji darbai (medžiaga nenukerpama)	Galia per žema; greitis per didelis; fokusas per žemai	Padidinkite galią; sumažinkite greitį; pakelkite fokusavimo padėtį
Platus pjūvis su šiurkščiais kraštais	Galia per aukšta; pažeistas antgalis; neteisingas fokusas	Sumažinkite galią; patikrinkite ir pakeiskite antgalį; perkaliibruokite fokusą

Prisiminkite, kad kraštų kokybės problemos retai turi vienintelę priežastį. Pagal DXTech trikčių šalinimo vadovą: „lazerinis pjaustymas yra toks procesas, kuriame kartu dirba lazerio spindulys, pagalbinės dujos ir antgalis“. Kai vienas elementas nėra tinkamas, bandant kompensuoti kitais atsiranda suboptimalių sąlygų kaskada. Geriausias požiūris – tai spręsti pagrindines priežastis, o ne simptomus.

Reguliari priežiūra iš anksto neleidžia daugeliui kraštų kokybės problemų atsirasti. Kas savaitę valykite lęšius, tikrinkite antgalį prieš kiekvieną pamainą, patikrinkite dujų grynumą ir slėgį bei reguliariai tikrinkite židinio kalibravimą. Šios praktikos – kartu su tinkamu parametrų parinkimu ir apdovanojimo tvirtinimu – užtikrina, kad jūsų lazerio pjaustymo stalas kiekvienoje gamybos partijoje nuolat pasiektų aukštesnės kokybės rezultatus.

Išmokę kontrolėti kraštų kokybę, esate pasirengę pritaikyti šias galimybes realiems taikymams. Nuo automobilių rėmų detalių iki architektūrinių elementų, suprasdami, kurie pjaustymo metodai tinka skirtingoms naudojimo sąlygoms, techniniai žinojimai virsta praktiniais gamybos pasiekimais.

Praktiniai pramonės taikymai nuo automobilių iki architektūros

Jūs puikiai išmanote techninius pagrindus – bet kurioje srityje plieno lakštų lazerinis pjaustymas daro didžiausią poveikį? Atsakymas apima beveik visas pramones, kur svarbi tikslumas, greitis ir dizaino lankstumas. Pagal „Accurl“ išsamią pramonės analizę, lazerinio pjaustymo technologija „dėl savo tikslumo ir universalumo transformavo įvairias pramones“, nuo kritiškai svarbių automobilių dalių iki sudėtingų architektūrinių elementų.

Suprasdami, kurie pjaustymo metodai tinka konkrečioms naudojimo paskirtims, galite protingiau priimti sprendimus dėl parametrų, ribinių nuokrypių ir antrinių operacijų. Panagrinėkime pagrindines taikymo kategorijas ir jų unikalius reikalavimus lazeriniam pjaustymui.

Konstrukciniai komponentai ir apkrovą nešantys mazgai

Kai komponentai turi atlaikyti didelę apkrovą ar dinamines apkrovas, pjaustymo kokybė tiesiogiai veikia saugą. Automobilių rėmai, pakabos tvirtinimo elementai ir konstrukcinių dalių stiprinimai yra vieni reikalaujamiausių pramoninių lazerinių pjaustymo taikymo būdų.

Kodėl tai svarbu? Pagal pramonės tyrimus, automobilių sektorius labai priklauso nuo lazerinio pjaustymo, nes „kiekvienas milimetras skaičiuojasi“ gaminant transporto priemones. Metalo pjaustyklė, gaminanti rėmo komponentus, turi užtikrinti:

• Nuolatinį matmenų tikslumą: Pakabos tvirtinimo vietoms reikalingos tolerancijos dažnai būna mažesnės nei ±0,2 mm, kad būtų užtikrintas tinkamas išdėstymas ir valdymo charakteristikos
• Švarias briaunas suvirinimui: Konstrukciniai sąnariai reikalauja be oksidų paviršių – azoto pjaustymas paprastai yra privalomas suvirinimui kritinėms detalėms
• Minimalias šilumos paveiktas zonas: Dabartinėse avarijų konstrukcijose naudojamos aukštos stiprybės plieno rūšys gali prarasti svarbias savybes, jei šiluminis pažeidimas viršija nustatytas specifikacijas
• Pakartojamumą didelėmis apimtimis: Tūkstančių ar milijonų detalių gamybos ciklai turi užtikrinti vienodą kokybę nuo pirmos iki paskutinės detalės

Pramoninis lazerinis pjoviklis tapo nepakeičiamu šioms aplikacijoms, nes sujungia tikslumą, reikalingą kritiniams sukibimams, su greičiu, būtinu masinei gamybai. Tačiau automobilių pramonėje lazeriu pjaunamos detalės retai yra galutinės gaminio formos. Šassi tvirtinimo elementams dažnai reikia papildomų formavimo operacijų – lenkimo, presavimo ir traukimo – siekiant pasiekti galutinę trimatę geometriją.

Čia ir pasireiškia integruotų gamybos galimybių vertė. Gamintojai, kurie reikalauja tiek lazerinio pjaustymo, tiek tikslaus presavimo, naudosis tiekėjais, siūlančiais visapusišką DFM palaikymą. Pavyzdžiui, Shaoyi (Ningbo) Metal Technology teikia IATF 16949 sertifikuotą kokybę šassi, pakabos ir konstrukcinių komponentų gamybai, derindama greitą prototipavimą su automatizuota masine gamyba visiškoms detalių sprendimams.

Mechaninių surinkimų tikslumo reikalavimai

Be struktūrinių taikymų, pramoniniai lazerio pjaustymo sprendimai puikiai tinka ten, kur tikslūs mechaniniai surinkimai reikalauja išskirtinio tikslumo. Galvokite apie krumpliaračius, tvirtinimo elementus, montavimo plokštes ir korpusus, kuriuose komponentai turi tiksliai sujungti su atitinkamomis detalėmis.

Kuo unikalus mechaninių surinkimų taikymas? Tolerancijos reikalavimai dažnai viršija tai, kas būtina struktūrinėms detalėms. Metalą pjaunančiam įrenginiui, gaminančiam pavaros dėžės korpusus ar variklio tvirtinimus, reikia atsižvelgti į:

• Detalių tarpusavio pozicijavimą: Skylių išdėstymas ir plyšių vietos turi sutapti mažomis tolerancijomis – dažnai ±0,1 mm arba geresniu tikslumu tiksliesiems mechanizmams
• Perpendicularumas kraštams: Detalės, kurios dedamos viena ant kitos ar jungiasi, reikalauja kraštų, esančių statmenai paviršiui, sumažinant būdingą nuolydį storose pjūklose
• Paviršiaus apdorojimo reikalavimai: Guolių paviršiai ar sandarinimo sritys gali reikalauti švelnesnių kraštų nei standartinis pjaustymas, todėl reikia optimizuoti parametrus arba papildomo apdorojimo
• Medžiagos pasirinkimo aspektai: Mechaninėms aplikacijoms parenkant plieno rūšį, svarbūs atsparumas dilimui, korozijos apsauga ir šiluminės savybės

Pagal Vytek gamybos analizė , laserinis pjaustymas siūlo pranašumų lyginant su išspaudimu mechaniniams komponentams, kai „projektavimo poreikiai dažnai keičiasi arba kai svarbiausia yra individualizavimas“. Galimybė keisti projektus be įrankių keitimo daro prototipavimą ir mažą gamybą ekonomiškai naudingą.

Dekoratyviniai architektūriniai elementai

Ne visos aplikacijos prioritetina stiprumą – kartais svarbiausias vizualinis poveikis. Architektūrinės fasadai, dekoratyviniai ekranai, ženklai ir meninės instalacijos panaudoja pjovimo mašinos metalo galimybes visiškai kitomis priežastimis nei konstrukciniai komponentai.

Architektūrinės aplikacijos reikalauja:

• Sudėtingos geometrijos vykdymo: Detalūs raštai su finišiniais detaliais, kurių būtų neįmanoma pasiekti arba kurie būtų per brangūs naudojant mechaninius pjaustymo metodus
• Nuoseklaus krašto išvaizdos: Matomi kraštai reikalauja vienodo kokybės lygio visame lakšte – kokybės skirtumai, kurie galbūt priimtini paslėptose konstrukcinėse dalyse, dekoratyviniame darbe tampa nepriimtini
• Medžiagos įvairovė: Nerūdijančiam plienui reikalinga korozijai atspari apdaila, senėjimo plienui – tyčinė patina, o specialiosioms dangoms – visos reikalauja parametrų adaptavimo
• Mastelio lankstumas: Nuo mažų dekoratyvinių skydelių iki pastatų dydžio fasadų, lazerinis pjaustymas gali keisti mastelį be įrankių apribojimų

Pagal Accurl pramonės apžvalga , lazerinis pjaustymas statyboje „suteikia stiprumo ir estetinio patrauklumo derinį, kuris yra labai pageidaujamas šiuolaikinėje architektūroje.“ Technologijos gebėjimas gaminti tiek konstrukcinius plieninius rėmus, tiek detaliai dekoratyvius elementus naudojant tą pačią įrangą, supaprastina architektūrinių konstrukcijų gamybą.

Pjaustymo būdų pritaikymas prie taikymo reikalavimų

Kaip pasirinkti tinkamiausią būdą jūsų specifiniam taikymui? Sprendimo matricoje svarbu subalansuoti kelis veiksnius:

Taikymo kategorija	Tipiški plieno markės	Svarbiausi kokybės veiksniai	Rekomenduojamas požiūris
Automobilių konstrukcinės dalys	HSLA, DP plienai, AHSS	LST kontrolė, suvirinimui paruoštos briaunos, siauri toleransai	Azoto pjaustymas, vidutinė greitis, dėmesys briaunos kokybei
Pakabos Komponentus	Spyruoklinis plienas, mikrolydžiai markės	Atsparumas nuovargiui, pastovios savybės	Optimalūs parametrai, kad būtų sumažinti terminiai pažeidimai
Mechaniniai mazgai	Minkštasis plienas, nerūdijantis 304/316	Matmeninė tikslumas, briaunos statmenumas	Lėtesnis greitis tikslumui, antrinis apdorojimas pagal poreikį
Architektūrinė dekoratyvinė	Nerūdijantis, orumas plienas, dengti plienai	Vizualinė vientisumas, rašto sudėtingumas	Parametrų optimizavimas išvaizdai, o ne greičiui
Aukštos intensyvumo gamyba	Įvairūs, priklausomai nuo panaudojimo	Našumas, vientisumas, sąnaudų efektyvumas	Maksimalus greitis ribose, nustatytose kokybės specifikacijose

Tikrovė ta, kad daugelis gatavų produktų sujungia kelias gamybos technologijas. Pramoniniai lazerio pjaustymo įrenginiai puikiai tinka gaminti plokščius ruošinius ir profilius, tačiau sudėtingos trimatės detalės paprastai reikalauja papildomų operacijų. Lankstymas, formavimas, presavimas ir suvirinimas paverčia lazeriu pjaustytus ruošinius galutinėmis detalėmis.

Automobilių gamintojams šis lazerinio pjaustymo su tikslia įspauda ir formavimo operacijomis integravimas lemia bendrą tiekimo grandinės efektyvumą. Bendradarbiaujant su tiekėjais, siūlančiais išsamią paslaugų įvairovę – nuo 5 dienų trukmės greito prototipavimo iki automatizuoto masinio gamybos proceso – pašalinamas koordinavimo sudėtingumas ir sutrumpinamas rinkai pasiekimo laikas. 12 valandų pasiūlymo pateikimo terminas, kurį siūlo integruoti gamintojai kaip Shaoyi parodo, kaip supaprastintos operacijos naudingos klientams, reikalaujantiems tiek pjaustymo, tiek formavimo galimybių.

Nesvarbu, ar jūsų taikymo srityje reikalinga automobilių rėmo konstrukcinė vientisumas, mechaninių surinkimų tikslumas, ar architektūrinių instaliacijų estetinė tobulybė, plieno lakšto lazerinio pjaustymo technologija prisitaiko prie šių įvairių reikalavimų. Svarbiausia – suprasti, kaip kiekvienos taikymo srities unikalūs poreikiai veikia parametrų parinkimą, kokybės specifikacijas ir tolesnių apdorojimo etapų reikalavimus – šios žinios transformuoja žalius plieno lakštus į be defektų gatavus komponentus visiškai optimizuotu darbo procesu.

Visas darbo procesas nuo žalio plieno iki gatavų detalių

Jūs tyrinėjote lazerines technologijas, parametrus ir taikymo sritis – bet kaip visa tai susideda į vieną gamybos procesą? Kelionė nuo žalio plieno lakšto iki gatavo komponento apima daug daugiau nei tiesiog pjaustymą. Pagal Xometry išsamią proceso gairę, sėkmingam lazeriniam pjaustymui reikia „tiksliai kontroliuojamų žingsnių sekos, kuri paverčia skaitmeninį projektą fizinio pasaulio objektu.“

Šio viso darbo proceso supratimas padeda nustatyti siaurus taškus, optimizuoti veiksmingumą ir užtikrinti kokybę kiekviename etape. Ar jūs valdytumėte lazerinį metalo pjaustymo įrenginį savo paties patalpose, ar derintumėte veiklą su išoriniais tiekėjais, šie žingsniai lieka esminiai ir nuoseklūs.

Apdorojimo pradžios medžiagos paruošimas

Prieš tai, kai lazeris net bus įjungtas, keletas svarbių paruošiamųjų veiksmų lemia sėkmę ar nesėkmę. Pagal Aerotech gamybos analizę , „visa tikslaus lazerinio medžiagų apdorojimo operacija yra automatizuota ir valdoma sudėtingų judėjimo valdymo sistemų“ – bet automatizacija veikia tik tuomet, kai tinkamai paruošti pradiniai duomenys.

Štai visas darbo sekos procesas plieno lakšto lazeriniam pjaustymui:

1. Medžiagos patikra ir patvirtinimas: Patvirtinkite, kad plieno rūšis atitinka specifikacijas, patikrinkite storio vientisumą visame lakšte, apžiūrėkite paviršiaus užterštumą, rūdijimą ar pernelyg didelį pralenimo sluoksnį, kuris gali trukdyti pjaustymui. Patikrinkite medžiagos plokštumą – išlinkę lakštai sukelia židinio pokyčius, kurie pablogina pjaustymo kokybę.
2. Programavimas ir dalių išdėstymas: Importuokite CAD failus į skardos lazerinio pjaustymo mašinos programinę įrangą, patikrinkite geometrijos vientisumą (vienos linijos be spalvų ar sluoksnių problemų) ir efektyviai išdėstykite dalis ant lakšto. Pagal Xometry, turėtumėte „patikrinti, ar failas sudarytas iš vienų linijų, be spalvų ar sluoksnių problemų, kurios gali trukdyti pjovimo programinei įrangai.“ Efektyvus dalių išdėstymas maksimaliai padidina medžiagos panaudojimą, atsižvelgiant į pjūvio plotį ir reikalaujamą atstumą tarp detalių.
3. Įrenginio parinkimas ir parametrų tikrinimas: Pasirinkite tinkamus pjaunamų parametrus pagal medžiagos tipą ir storį. Tai apima lazerio galią, pjaunamą greitį, židinio ilgį ir pagalbinės dujos parinkimą. Pagal pramonės standartus, „patikrinkite, ar lazerio pjaustymo parametrai, tokie kaip lazerio galia, greitis, židinio ilgis, dujų padedamasis poveikis ir kt., tinka jūsų projektui ir medžiagai“.
4. Saugos ir ventiliacijos tikrinimas: Įsitikinkite, kad ištraukimo ir filtravimo sistemos veikia tinkamai. Plieno pjaustymas sukuria dūmus ir daleles, kurios reikalauja tinkamos ventiliacijos. Šis žingsnis ypač svarbus apdorojant cinkuotą arba dengtą plieną, kuris išskiria papildomų garų.
5. Bandomieji pjūviai ir tikslus derinimas: Atlikite bandomuosius pjūvius atliekose medžiagose, atitinkančiose jūsų gamybos atsargas. Pagal procesų ekspertus, „pradėkite nuo gamintojo nurodytų rekomendacijų konkrečiai lazerinei sistemai ir pjaunamai medžiagai. Bandomieji pjūviai parodys, kuriuos parametrus reikia koreguoti“. Sudėtingiems projektams gali prireikti keleto kartojimų.
6. Pjovimo vykdymas: Patvirtinus parametrus, lakštinio metalo lazerinis pjaustymo aparatas seka suprogramuotais maršrutais. Metalų lazerinis pjaustytuvas „greitai įkaitina ir garina medžiagą“, o „padedamas dujų srautas pašalina garus ir lašus bei aušina nupjautas vietas“. Dideliems darbams lazerinis lakštinio metalo pjaustytuvas veikia nepertraukiamai, sustodamas tik detalių perkėlimui ar antgalio valymui.
7. Detalių nuėmimas ir tvarkymas: Baigus pjaustyti, prieš tvarkydami palaukite pakankamai ilgai, kad atvėstų. Išpjautos detalės gali turėti aštrius kraštus ir karštą likutį. Pagal Xometry rekomendacijas, „daugelis daiktų gali įbrėžti, jei jie sudedami vienas ant kito be tarpinių apsaugos sluoksnių“ – specialus tvarkymas užtikrina apsaugą galutiniam paviršiui.
8. Nubraižymas ir kraštų apdorojimas: Pašalinkite visą likusią dregstą, šiukšles ar aštrius kraštus. Taikomos metodikos gali būti nuo rankinio šlifavimo iki automatinio nubraižymo įrangos, priklausomai nuo apimties ir kokybės reikalavimų.
9. Kokybės patvirtinimas: Patikrinkite matmenų tikslumą, kraštų kokybę ir paviršiaus būklę pagal nustatytus reikalavimus. Rezultatai užfiksuojami sekamumui, ypač sertifikuotoms sritims, tokioms kaip automobilių ar aviacijos komponentai.

Apdorojimo po pjovimo operacijos

Lazerinė pjovimo technologija retai sukuria tikrai galutinius gaminio elementus. Pagal pramonės šaltinius „svarbios apdailos procesų operacijos gali apimti: užklotų šalinimą, įtempties nuėmimą, cheminį ar mechaninį paviršiaus valymą, rūgštinį apdorojimą, metalizavimą, dažymą bei atsargų pakavimą, siekiant išlaikyti paviršiaus būklę.“

Dažniausios papildomos operacijos apima:

• Lenkimas ir formavimas: Plokšti lazeriu pjaustyti ruošiniai tampa erdviniais komponentais dėka lenkimo presų arba štampavimo. Skylių vietos, lankstymo metu reikalingi išpjovimai bei medžiagos pluošto kryptis – viskas, kas buvo nustatyta lazerinio pjaustymo metu – tiesiogiai veikia formavimo sėkmę.
• Suvirinimas ir surinkimas: Azotu pjaustyti kraštai, turintys beoksidinį paviršių, puikiai suvirinami be papildomo paruošimo. Deguonimi pjaustytiems kraštams prieš suvirinimą gali prireikti šlifavimo, kad būtų pašalintas oksidacija.
• Paviršiaus apdorojimas: Miltelinis dengimas, dažymas, cinkavimas arba anodinis oksidavimas apsaugo apdorotus detalių paviršius. Briaunos kokybė turi įtakos dangos sukibimui ir išvaizdai.
• Siltuminių apdirbimo procedūros: Kai kurios sritys reikalauja įtempties nuėmimo arba sukietinimo po pjaustymo ir formavimo, kad būtų pasiekiamos galutinės mechaninės savybės.

Lazerinio pjaustymo integravimas su visapusiška gamyba

Gamytojams, gaminantiems sudėtingas komponentes – ypač automobilių pramonėje – lakso pjaustyklė metalui atstovauja tik vieną stotį platesniame gamybos procese. Tikri efektyvumo padidėjimai kyla iš glaistaus integravimo tarp pjaustymo, formavimo ir apdorojimo operacijų.

Panagrinėkime tipišką automobilio rėmo detalę: ji prasideda kaip plokščia plieno plokštė, kurią lazeriu išpjauna profilio formą su tvirtinimo skylėmis ir lenkimo nišomis, tada perduoda į skyrimo arba presavimo operacijas trimačiam formavimui, po to suvirinama į surinkimo mazgus ir galiausiai padengiama paviršiaus sluoksniu nuo korozijos apsaugai.

Kiekvienas pereinamasis etapas tarp operacijų sukelia galimus vėlavimus, kokybės rizikas ir koordinavimo sudėtingumą. Gamintojai, kuriems reikia tiek lazerinio pjaustymo, tiek tikslaus žymėjimo, dažnai pastebi, kad bendradarbiavimas su integruotais tiekėjais pašalina šiuos trinties taškus. Pavyzdžiui, Shaoyi (Ningbo) Metal Technology teikia išsamią DFM paramą, apimančią visą ciklą nuo pradinio dizaino iki baigto gamybos proceso, įskaitant 5 dienų greito prototipavimo galimybes, kurios pagreitina plėtros ciklus, bei 12 valandų pasiūlymų paruošimo terminą, kuris užtikrina projekto judėjimą.

Darbo eigų efektyvumo patarimas: integruoti gamybos partneriai, kurie tvarko kelis procesų etapus, pašalina perdavimo vėlavimus ir užtikrina nuoseklią kokybės standartų laikymąsi per visą jūsų gamybos seką.

Visas darbo eigos požiūris taip pat atskleidžia optimizavimo galimybes, kurios yra nematomos, kai lazerinė pjovimo technologija vertinama izoliuotai. Medžiagos pasirinkimas veikia ne tik pjovimo parametrus, bet ir tolesnę formuojamumą. Briaunos kokybės reikalavimai turėtų atitikti suvirinimo arba dengimo poreikius, o ne savavališkus standartus. Dėstymo strategijos gali atsižvelgti į vėlesnius lenkimo krypties pageidavimus.

Suprasdami, kaip kiekvienas darbo eigos etapas susijęs su kitais – nuo medžiagos apžiūros iki galutinės kokybės patvirtinimo – jūs pavertiate plieno lakšto lazerinį pjaustymą ne izoliuota operacija, o derinama gamybos sistema. Šis visapusiškas požiūris, kartu su šiame vadove aprašomomis techninėmis žiniomis, padeda nuosekliai gaminti be defektų baigtus komponentus, atitinkančius griežčiausius reikalavimus.

Dažniausiai užduodami klausimai apie plieno lakšto lazerinį pjaustymą

1. Kokio lazerio man reikia 2 mm plieno lakšto pjaustymui?

Norint išpjauti 2 mm plieno lakštą, idealus yra 1–3 kW galios šviesolaidinis lazeris. Šviesolaidiniai lazeriai puikiai tinka plonoms medžiagoms, pasiekiant iki 20 metrų per minutę pjovimo greitį ir aukštos kokybės pjūvio kraštus. 2 kW šviesolaidinis lazeris efektyviai susidoroja su 2 mm paprastojo plieno lakštu, užtikrindamas švarius pjūvius ir minimalias šilumos paveiktas zonas. Mėgėjams tinkamos pradedančiųjų klasės šviesolaidinės lazerinės pjovimo sistemos, turinčios apie 1 kW galingumą, gali efektyviai apdoroti ploną plieną, nors pramoninės klasės įrenginiai siūlo didesnį greitį ir geresnį stabilumą gamybos darbams.

2. Kiek kainuoja plieno lakšto lazerinė pjovimo paslauga?

Lazerinio pjaustymo kaina plieno lakštam priklauso nuo medžiagos storio, sudėtingumo, kiekio ir briaunų kokybės reikalavimų. Pluošto lazerų energijos suvartojimo sąnaudos sudaro apie 3,50–4,00 JAV dolerių per valandą, palyginti su 12,73 JAV doleriais CO₂ sistemoms. Kainos vienam gaminio elementui apima įrenginio darbo laiką, medžiagą, pagalbinio dujų suvartojimą ir papildomus apdailos etapus. Azoto pjaustymas be oksidacijos brangesnis už deguonies pjaustymą dėl didesnio dujų suvartojimo. Tiksliems pasiūlymams gamintojai, tokie kaip Shaoyi, siūlo kainų skaičiavimą per 12 valandų.

3. Kuo skiriasi pluošto lazerinis ir CO₂ lazerinis metalo pjaustymas?

Pluošto lazeriai veikia 1,06 μm bangos ilgiu, kurį metalai sugeria efektyviau, todėl jie gali būti iki 3 kartus greitesni plienui iki 6 mm storio. CO2 lazeriai, veikiantys 10,6 μm bangos ilgiu, puikiai tinka storoms plokštėms virš 12 mm, suteikdami lygesnes pjūties kraštų būklę. Pluošto lazeriai pasiekia 30–50 % energijos naudojimo efektyvumą, palyginti su 10–15 % CO2 lazerių, o metinės techninės priežiūros išlaidos siekia 200–400 JAV dolerių, palyginti su 1 000–2 000 JAV dolerių. Pluošto technologija geriau tvarkosi su atspindinčiais metalais, tokiomis kaip aliuminis ir varis, tuo tarpu CO2 lazeriai išlieka konkurencingi mišrių medžiagų aplinkose.

4. Ar hobio lazerio pjaustyklė gali pjaustyti metalą?

Dėl nepakankamos galios ir atspindžio problemų dauguma hobistinio lygio CO2 lazerių negali pjaustyti metalo. Plieno pjovimui reikia šviesolaidinių lazerių arba galingų CO2 sistemų, kurių galia prasideda nuo 1 kW. Yra pradedantiesiems skirtų šviesolaidinių lazerių pjūklų, gebančių apdoroti ploną lakštinį metalą (0,5–2 mm), tačiau jie yra didelė investicija lyginant su įprastais hobistiniais įrenginiais. Mažos apimties metalo pjovimo projektams ekonomiškesnės alternatyvos nei specializuotos įrangos įsigijimas yra internetinės lazerio pjovimo paslaugos, pvz., OSH Cut ar SendCutSend.

5. Kokios plieno rūšys geriausiai tinka lazerio pjovimui?

Lankstieji plienai (S275, S355, CR4) yra labiausiai pakantūs, tiksliai pjaunant nuo 0,5 mm iki 30 mm. Nerūdijančio plieno rūšims 304 ir 316 reikalingas azotas kaip pagalbinis dujų šaltinis, kad būtų gautos beoksidės kraštų briaunos, tinkamos suvirinimui. Cinkuotas plienas efektyviai pjaunamas, tačiau dėl cinko garų reikalinga tinkama ventiliacija. Siekiant optimalių rezultatų, pasirinkite lazeriui tinkamą plieną su pastoviu storio tolerancijos diapazonu, geru plokštumu ir švariais paviršiais, laisvais nuo storo pramoninio oksidinio sluoksnio ar užterštumo. Aukštos stiprybės mažalečiai plienai reikalauja atsargaus parametrų valdymo, siekiant išlaikyti suprojektuotas mechanines savybes.