Miten valita laserleikkuukoneet pienimuotoiseen metallityöhön?

Kuitu vs. CO2 Laserleikkauskoneet : Teknologian sovittaminen metalliin ja tuotantomäärään

Miksi kuitulaserit hallitsevat pienimuotoista metallin leikkausta: tehokkuus, heijastuksen käsittely ja vaatimaton koko

Kuitu laserleikkuukoneet loistavat todella kun työskennellään pienissä erissä metalliosia. Nämä koneet ovat robustin rakenteen omaavia, mikä tekee niistä huomattavasti tehokkaampia perinteisiin kaasulla käytettäviin CO2-järjestelmiin verrattuna, ja ne säästävät usein noin 35 % tai enemmän sähköenergiakustannuksissa. Yksi suuri etu on se, että ne selviytyvät heijastavista materiaaleista kuten kuparista ja alumiinista aiheuttamatta vahinkoa näiden häiritsevien takaisinheijastusten vuoksi, joten ei tarvitse kuluttaa ylimääräistä rahaa erityisiin heijastuksenestokalvoihin linsseissä. Lisäksi nämä laserit vievät huomattavasti vähemmän tilaa tuotantotilassa, ja joskus jalkaväli voidaan pienentää lähes puoleen, mikä on erittäin tärkeää tiukoissa työpajaympäristöissä. Kun käsitellään ohuempia teräslevyjä, joiden paksuus on alle 6 mm, kuitulaserit leikkaavat materiaalia tyypillisesti noin 30 % nopeammin kuin vanhat CO2-mallit, mikä tarkoittaa, että prototyypit valmistuvat nopeammin ja tuotantoerät saadaan valmiiksi aikaisemmin.

Kun CO2-laserit säilyvät merkityksellisinä: hybridimateriaalit ja poikkeukset paksuissa metalleissa

On edelleen tilanteita, joissa CO2-laserit ovat järkeviä vaihtoehtoja uudempien ratkaisujen lisäksi. Tällainen tapaus on silloin, kun käsitellään materiaaleja, jotka eivät koostu pelkästään metallista vaan sisältävät myös muita komponentteja. Otetaan esimerkiksi ne kumilla sidotut metallitiivisteet. CO2-laseria absorboituu näihin epämetallisiin osiin tehokkaammin kuin mikä on mahdollista kuitulaserien kanssa. Toinen skenaario liittyy erittäin paksujen rakenneteräslaattojen, yli 15 mm, työstämiseen. Tässä CO2-laserin pidempi aallonpituus noin 10,6 mikrometriä tekee todellista eroa. Leikkaukset ovat suorempia ja reunoissa on huomattavasti vähemmän kaltevuutta, mikä on erittäin tärkeää osille, joiden on kestettävä painoa asianmukaisesti. Lämpöongelmat ovat toinen huomioon otettava seikka. Kun paksuja levyjä työstetään pitkiä aikoja, CO2-järjestelmät säilyttävät yleensä johdonmukaisuutensa tuntikausia ilman sitä virheilyä, johon kuitulaserit joskus altistuvat lämpiessään.

Kuitulaseriainoisten myyttien purkaminen: joustavuus sekalaatuisten materiaalien prototyypitysympäristöissä

Mikä toimii parhaiten, riippuu enemmän päivittäin käytettävistä materiaaleista kuin teknologiataipumuksista. Työpajat, jotka vaihtavat jatkuvasti eri materiaaleihin, kuten ne, jotka tekevät prototyyppityötä alumiiniosista, titaanikomponenteista ja komposiittimateriaaleista valmistettuihin lentokoneisiin, huomaavat usein järkeväksi pitää molemmat lasersysteemit käytössä. Kuitulaserit sopivat hyvin nopeisiin muutoksiin metalliosissa, mutta kun tarvitaan akryylimallia tai eristyspolymeeriosaa, CO2-systeemin käyttö paikan päällä säästää vaivoja verrattuna ulkoisten toimittajien odottamiseen. FMA:n raporttien mukaan, jotka seuraavat näitä asioita, molempien teknologioiden yhdistäminen vähentää odotusaikaa noin 22 % monimutkaisten rakenteiden osalta. Tällainen nopeusero kertyy ajan myötä vilkkaisissa valmistusympäristöissä.

Laserin tehon sovittaminen materiaalin paksuuteen ja erävaatimuksiin

1–6 kW:n tehon sovittaminen yleisiin metalleihin: teräs, ruostumaton, alumiini, kupari ja messingi

Oikean laserin tehon löytäminen alkaa siitä, että tarkastellaan, millaista materiaalia käsitellään ja kuinka paksua se on. Hiiliterästä, joka ei heijasta valoa ja on alle 4 mm paksu, voidaan yleensä leikata hyvin 1–2 kW:n laserilla. Rostumatonta terästä, joka on enintään 6 mm paksu, sekä kiiltäviä metalleja kuten alumiinia ja kuparia on vaikeampi leikata, sillä ne vaativat noin 3–4 kW:n tehoa, koska ne heijastavat paljon valoa ja johtavat lämpöä eri tavalla. Kun käsitellään paksumpia levyjä, joiden paksuus on 10–20 mm, 4–6 kW:n teho auttaa säilyttämään hyvän leikkauslaadun. Kuparia ja messingiä tulisi kuitenkin käsitellä varoen, sillä nämä metallit kuluttavat noin 20–30 prosenttia enemmän tehoa verrattuna tavalliseen teräkseen samassa paksuudessa, koska ne eivät sitoudu energiaan yhtä tehokkaasti. Tehoasetusten ja materiaalien reaktion välillä vallitseva tasapaino ratkaisee, voidaanko välttää ongelmia, kuten jäänyt sulaa, epätoivottuja hapettumispisteitä tai epätäydellisesti irronneita leikkauksia.

Suuren tehon vähenevät tuotot: miksi 3 kW usein toimii paremmin kuin 6 kW ohuille ja pienille sarjoille

Kun työskennellään paksujen metallien kanssa, noilla tehokkailla 6 kW:n laseilla tehdään työ riittävän hyvin, vaikka ne usein tuhlaavat paljon energiaa ohuempia materiaaleja käsiteltäessä, erityisesti kolme millimetriä tai vähemmän paksuja. Vaihtamalla 3 kW:n malliin leikataan ohuet levyt yhtä nopeasti, mutta säästetään noin 25–30 prosenttia sähkökustannuksissa. Tässä on myös toinen etu: matalampi teho tarkoittaa vähemmän lämpöä siirtyvän ympäröivään metallialueeseen, joten kriittiset komponentit säilyttävät rakenteelliset ominaisuutensa leikkauksen jälkeen. Pienemmillä sarjoilla alle viisikymmentä kappaletta toimivat työpajat huomaavat ajan myötä todellisia säästöjä, esimerkiksi apukaasun vähäisemmästä käytöstä ja huomattavasti harvemmissa huoltotarkastuksissa. Keskitasoisen varusteiston ansiosta työpajoilla on lisäksi joustavuutta, mikä mahdollistaa nopeamman käynnistyksen porausoperaatioihin ja eri osatyyppeihin vaihtamisen ilman suurta tuotantotehokkuuden menetystä.

Tarkan leikkaustarkkuuden ja reunojen laadun saavuttaminen monimutkaisissa pienissä sarjoissa

Leikkauslevyyden, kaltevuuden ja lämpövaikutuksen alueen (HAZ) hallinta tarkkatoleranssisiin prototyyppeihin

Tarkan tarkkuuden saavuttaminen pienissä erissä oleviin prototyyppeihin riippuu kolmen tekijän yhteisvaikutuksesta: leikkauksen leveydestä (kerf), kaltevuuskulmasta ja leikkausalueen ympärillä olevan lämpövaikutuksen alueen koosta. Kun työstetään osia, joissa vaaditaan tiukkoja toleransseja, kuten +/- 0,1 mm, mikä on yleistä lentokone- ja lääketekniikkateollisuudessa, nykyaikaiset kuitulaserijärjestelmät voivat tehdä leikkauksia, joiden leveys on vain 0,1 mm, jopa 3 mm paksuisessa ruostumattomassa teräksessä. Kaltevuus pysyy alle 0,5 asteen, kiitos leikkausprosessin aikana säädettävissä oleviin fokusointiasetuksiin. Lisäksi siirtyminen hapesta typpeen apukaasuna vähentää lämpövaikutuksen aluetta noin 70 %. Tämä on erityisen tärkeää työstettäessä titaaniseoksia, joissa leikkauksen jälkeinen väsymislujuus on ratkaisevan tärkeä pitkän aikavälin suorituskyvyn kannalta.

Mukautuva ohjelmisto kompensoi leikkauskapean siirtymisen monimutkaisten leikkausten aikana, mikä mahdollistaa terävät sisäkulmat ja mikrometritarkkuuden. Pulssitaajuuden hienosäätö estää roskan muodostumisen ohuissa metalleissa, kun taas optimoidut porausmenetelmät poistavat mikrohalkeamat kuparialleyoksissa, mikä tekee pienitilauksisesta laserleikkaamisesta käypän ratkaisun kriittisiä prototyyppejä varten.

Automaation ja ohjelmiston optimointi epäsäännöllistä, pienoiseräistä tuotantoa varten

Työnkulun tehostaminen: sijoitusohjelmisto, CAD/CAM-integraatio ja yhden napsautuksen asetukset erissä, joissa on alle 10 osaa

Kun laserleikkaajat tekevät metalliosien satunnaisia pieniä tuotantokäyttöä, he tarvitsevat erikoisohjelmistoa, jotta he voivat hyödyntää niitä mahdollisimman hyvin ja samalla pitää kustannukset pieninä kappaletta kohden. Nykypäivän liittoutusohjelmat ovat aika fiksuja asettamalla komponentteja metallipullolle, mikä vähentää romuaineita merkittävästi vaikka vain muutaman kappaleen valmistaminen kerrallaan. Jotkut kaupat kertovat säästävänsä noin 20 prosenttia materiaaleista tällä tavalla. CAD-suunnittelu CAM-järjestelmään toimii sujuvasti nykyään, joten ei tarvitse manuaalisesti syöttää kaikkia monimutkaisia muotoja koneeseen. Tuokaa tiedosto ja menkää. Puhutaan asennusaikoista. Toimijat voivat palauttaa aiemmat asetukset yhdellä napsautuksella, mikä säästää normaalisti työaikojen välisiä parametrien säätöaikoja. Alle kymmenen kappaleen liikkeellä tämä tekee suuren eron. Kaikki tämä automaatio auttaa säilyttämään laadun eri erissä, tuottaa tuotteita nopeammin ja antaa pienemmille myymälöille mahdollisuuden kilpailla hinnoilla, kun ei tarvitse tehdä kompromisseja tarkkuudesta tai yhdenmukaisuudesta osista toiseen.

UKK-osio

Mikä on kuitulaserleikkaajien etuja CO2-järjestelmiin nähden?

Kuitulaserleikkaajat ovat tehokkaampia, käsittelevät heijastavia materiaaleja paremmin ilman vahinkoja ja vievät vähemmän tilaa verrattuna CO2-järjestelmiin. Ne myös leikkaavat nopeammin ohuita teräslevyjä.

Missä tilanteissa CO2-laserjärjestelmiä edelleen suositellaan?

CO2-lasereita suositellaan sellaisten materiaalien kanssa, jotka sisältävät epämetallisia komponentteja, kuten kumilla sidotut metallitiivisteet, sekä paksun rakenneteräksen yli 15 mm, jossa niiden pidempi aallonpituus mahdollistaa paremman leikkuulaadun.

Miten laserin teho vaikuttaa leikkaukseen?

Laserin tehon on oltava sovitettu materiaalin tyyppiin ja paksuuteen. Alhaisempi teho sopii ohuille materiaaleille ja auttaa vähentämään kustannuksia ja lämmönsiirtoa, kun taas korkeampi teho on tarpeen paksummissa materiaaleissa.

Miksi kuitu- ja CO2-laserjärjestelmien yhdistäminen on hyödyllistä?

Molempien järjestelmien yhdistäminen tarjoaa suuremman joustavuuden kaikissa materiaaleissa toimiville liikkeille, nopeuttaa monimutkaisten rakenteiden valmistusta ja mahdollistaa erilaisten komponenttien prototyypin valmistuksen ulkoistamatta.

Kuinka automaatio ja ohjelmistot voivat optimoida pienimuotoista tuotantoa?

Kehitysohjelmistot, CAD/CAM-integraatio ja automatisoitu asennus säästävät aikaa, vähentävät materiaalihukkaa ja tekevät työnkulkuista sujuvampia, parantaen näin tehokkuutta ja mahdollistaen pienten liikkeiden kilpailukyvyn säilyttämisen.