
Լազերային կտրման արդյունավետությունը կախված է նրանից, թե ինչպես են տարբեր նյութեր կլանում և տարածում էներգիան: Վերցրեք, օրինակ, մետաղները՝ չժանգոտվող պողպատը և ալյումինը տարբեր կերպ են վարք դրսևորում, քանի որ դրանց ջերմային հատկությունները միանգամայն տարբեր են: Չժանգոտվող պողպատը վատ է հաղորդում ջերմությունը՝ մոտ 15 Վտ/մԿ, ինչը նշանակում է, որ ջերմությունը մի տեղում է կուտակվում: Ալյումինը մեկ այլ պատմություն է՝ շնորհիվ իր ավելի բարձր ջերմահաղորդականության (մոտ 205 Վտ/մԿ), այնպես որ ջերմությունը արագ է տարածվում, և դա դժվարացնում է համապարփակ հալումը: Պղինձը ամբողջովին այլ դեպք է: 1 միկրոն ալիքի երկարության դեպքում պղինձը արտացոլում է գրեթե ամբողջ լույսը՝ ճշգրիտ ասած՝ 95%: Այս արտացոլման խնդիրը պահանջում է լազերային ճառագայթի լուրջ ճշգրտումներ, եթե ցանկանում ենք կայուն կտրում: Ժամանակակից մանրաթելային լազերների դեպքում պողպատից կարող են կլանվել էներգիայի գրեթե ամբողջ քանակը՝ մոտ 99% կլանում, սակայն պղնձի դեպքում կլանումը ընկնում է միայն 60-70%: Այդ իսկ պատճառով պղնձի հետ աշխատող արհեստանոցները հաճախ անհրաժեշտ է օգտագործեն հատուկ տեխնիկաներ և սարքավորումներ, որպեսզի ամեն ինչ ճիշտ աշխատի:
Երբ խոսքը անցնում է ներկայացնում է ստենլես և մեղմ պողպատի կտրումը, մանրաթելային լազերները ավելի լավ են աշխատում, քան CO2 համակարգերը, հատկապես երբ աշխատում են բարակ պողպատե խողովակներով, քանի որ դրանք կարող են կտրել մինչև 30% ավելի արագ: Ինչու՞: Մանրաթելային լազերները աշխատում են ավելի կարճ ալիքի երկարությամբ՝ շուրջ 1,08 միկրոն, որը ավելի լավ է կլանվում մետաղների կողմից, ինչպես օրինակ պողպատը, այդպիսով էներգիայի ավելցուկը քիչ է և ցիկլերի տևողությունը կրճատվում է: Ընդհակառակը, CO2 լազերները ավելի երկար ալիքի երկարություն ունեն՝ 10,6 միկրոն, որոնք ավելի լավ են աշխատում որոշ աշխատանքների համար: Դրանք ավելի քիչ են անդրադարձնում ոչ երկաթի մետաղները, ինչպես օրինակ պղինձը, այդ իսկ պատճառով արտադրողները դեռ այդ համակարգերին են հետևում այն առաջադրանքների համար, որտեղ կարևոր է կայունությունը: Վերլուծելով 2023 թվականի տվյալները տիեզերական ճյուղից, ընկերությունները, որոնք օգտագործում էին մանրաթելային լազերներ, տեսնում էին, որ ներկայացնում է ստենլես պողպատի կտրման արժեքը իջել էր մոտ 18,5 դոլարով մետր հաշվով ավանդական CO2 համակարգերի համեմատ: Այդ խնայումը հիմնականում պայմանավորված էր օպերացիայի ընթացքում աջակցող գազի ավելի քիչ կիրառմամբ և էլեկտրաէներգետիկ ավելի լավ արդյունավետությամբ:
Երեք փոփոխականներ կարևոր ազդեցություն են թողնում կտրման որակի վրա.
Ածխածնային պողպատի համար գազի ճնշման պահպանումը 1.2–1.5 բար միջակայքում անհրաժեշտ է խլաթի առաջացումը կանխելու և կտրման որակի համապատասխանությունն ապահովելու համար։
Ստենոցային և մեղմ պողպատը կազմում են ավելի քան 65% արդյունաբերական խողովակների լազերային կտրման կիրառումներից (IMTS 2023), որոնք գնահատվում են իրենց ուժի, լավ լցման հնարավորության և լազերային էներգիայի նկատմամբ զգայունության հավասարակշռության համար: Այս նյութերը կարող են մշակվել 0,5 մմ-ից մինչև 25 մմ հաստությամբ՝ նվազագույն ջերմային ազդեցության գոտիներով, ինչը դրանք դարձնում է իդեալական բարձր ճշգրտությամբ արտադրության համար:
304 և 316 մարմնական ընտանիքի շարքի այլ ամուր պողպատները շատ տարածված են, քանի որ դրանք պարունակում են շուրջ 18-20 տոկոս քրոմ, որն էլ նրանց տալիս է հոնքի և քիմիական վնասվածքների դեմ պաշտպանության հնարավորություն: Այս նյութերի մշակման գործում այսօրվա մանավանդ թույլատրվում է ստանալ շատ ճշգրիտ կտրումներ: Մենք խոսում ենք անցքերի մասին, որոնք նվազում են մինչև 0.1 միլիմետր, իսկ չափական ճշգրտությունը մնում է մինուս-պլյուս 0.05 մմ սահմաններում, նույնիսկ 15 մմ հաստ խողովակների դեպքում: Բժշկական սարքավորումների արտադրողները և սննդի մշակման համար նախատեսված խողովակներ արտադրողները հենց այս տեսակի ճշգրտության կարիք ունեն: Նրանց արտադրանքը պահանջում է մակերեսներ, որոնք ամբողջովին հարթ են՝ առանց կոպտատ եզրերի և շեղումների, ինչը հնարավոր է միայն առաջադեմ լազերային համակարգերի միջոցով արտադրանքի մեծ քանակների դեպքում:
Օքսիդացման ազատ տներ ձեռք բերելու համար 3-8 մմ չժանգոտվող պողպատե խողովակների համար խորապես ցանկալի է օգտագործել 12-16 բար ազոտի օժանդակ գազ: Հաստ հատվածների համար (10-15 մմ) 4 կՎտ մանրաթելային լազերը աշխատում է 0,8-1,2 մ/ր-ով, որը ապահովում է մետաղական ամանների բացակայությունը՝ նվազագույնի հասցնելով ջերմային դեֆորմացիան: Այս պարամետրերը աջակցում են բարձր կրկնելիությանը ավտոմատացված արտադրական միջավայրում:
Քանի որ փոքր ածխածնով պողպատի մեջ ածխածնի պարունակությունը համեմատաբար ցածր է (պակաս քան 0,3%), այն արագ գոլորշանում է, երբ տաքացվում է մոտ 1500 աստիճան Ցելսիուսով: Այս հատկությունը փոքր ածխածնով պողպատը դարձնում է հատկապես հարմար մանրաթելային լազերային կտրման համար: 6 կՎտ հզորությամբ ստանդարտ լազերային համակարգով օպերատորները կարող են կտրել 20 մմ հաստությամբ փոքր ածխածնով պողպատե խողովակներ արագությամբ, որը կազմում է մոտ 2,5 մետր րոպեում: Կտրվածքները գրեթե ուղղահայաց եզրեր են թողնում նվազագույն անկյունային շեղումով (մոտավորապես կես աստիճանով), ինչը լավ լուրեր են համարում այն կցման վարպետների համար, ովքեր չեն ցանկանում հետագա մշակման ավելորդ ժամանակ ծախսել: Վերջապես, այս լազերային համակարգերը նաև մեծ տնտեսություն են ապահովում: FMA 2023-ի արդյունաբերական տվյալները ցույց են տալիս, որ ավանդական պլազմային կտրման մեթոդներից անցնելու դեպքում շահագործման ծախսերը նվազում են մոտ 23%-ով:
Ածխածնային պողպատե խողովակների համար, որոնց հաստությունը գերազանցում է 25 մմ-ը, իմպուլսային լազերային ռեժիմները (1–2 կՀց) օգնում են վերահսկել ջերմային մուտքը և կանխել դեֆորմացիան։ Օքսիծին պարունակող օժանդակ գազային խառնուրդների կիրառումը բարելավում է հանքային աղբի հեռացումը, 30 մմ հատվածներում մնացորդները նվազեցնելով 40%-ով։ Սա ապահովում է կառուցվածքային բաղադրիչների համար չափական ճշտություն շինարարության և ծանր մեքենաշինության մեջ։
Ավտոմոբիլային արդյունաբերության մեկնարկային մատակարարը ներդրել է 3D խողովակների լազերային կտրում 5000 վառելիքի ներարկման խողովակներ արտադրելու համար օրական՝ 99.7% չափական ճշտությամբ։ Նույն համակարգը հասել է 0.12 մմ կրկնելիությանը SS304 ինքնաթիռային հիդրավլիկ պարանոցների վրա, մշակման հետևանքով ժամանակը կրճատելով 62%-ով համեմատած սովորական մշակման մեթոդների հետ։

Ալյումինը, իրականում, շատ լավ է արտացոլում լույսը՝ մոտ 90%-ը այն լազերային ալիքաերկրությունների վրա, որոնց հետ մենք աշխատում ենք, և նաև արագ է կորցնում ջերմությունը: Այս հատկությունները դժվարացնում են լազերի կողմից էներգիայի համապարփակ կլանումը մշակման ընթացքում: Ինչ է այնուհետև տեղի ունենում: Դա հանգեցնում է հալման գոտու անկանոնությունների և կտրման միջուկի անհավասարությանը, հատկապես այն բարակ պատերով խողովակների դեպքում, որոնք հաճախ հանդիպում ենք արտադրության ընթացքում: Ջերմահաղորդականությունը նույնպես մեկ այլ մարտահրավեր է, քանի որ ալյումինը ջերմությունը հաղորդում է մոտ հինգ անգամ ավելի լավ, քան չժանգոտվող պողպատը: Այս պատճառով օպերատորները ստիպված են լինում շատ զգույշ կերպով կարգավորել իրենց պարամետրերը, որպեսզի ստանան մաքուր կտրումներ՝ առանց այն անհարմար մետաղական աղբի կուտակման, որի հետ ոչ ոք չի ցանկանում գործ ունենալ հետևանքների դեպքում:
Ազոտի օգտագործումը որպես օժանդակ գազ նվազեցնում է օքսիդացումը մինչև 70%-ով թթվածնի համեմատ: Այս գործընթացին միացնելով բարձր հաճախականությամբ արձակվող լազերային ռեժիմներ (≥2,000 Հց) և օպտիմալացված շիթային միջակայքեր (0.8–1.2 մմ), եզրերի հարթությունը բարելավվում է 25%-ով: Այս կարգավորումները կարևոր են մաքուր, լավ միացման ենթակա մակերեսներ ստանալու համար բարձր արժեք ունեցող կիրառումներում:
2023 թվականին մի արտադրող իրականացրել է մի քանի փորձարկում, որտեղ հաջողվել է ստանալ մոտավորապես ±0,05 միլիմետր ճշգրտություն էլեկտրական ավտոմեքենաների մալուխային բաթարեական սարքեր ստեղծելիս 6 կՎտ մանրաթելային լազերային տեղակայման միջոցով: Նրանք նաև նկատել են մի հետաքրքիր երևույթ այդ 6xxx շարքի ալյումինե խողովակները կտրելիս՝ հետևելով ջերմաստիճանի փոփոխություններին՝ նվազեցվել է թափոնների քանակը՝ նվազեցնելով մոտ 12% թափոնը մինչև 3%-ից մի փոքր ավելի ցածր: Ըստ վերջերս հրապարակված ուսումնասիրությունների, ինչպես օրինակ, Մատերիալների մշակման տեխնոլոգիայի մասին հանդեսում, ավտոմեքենաները թեթևացնելու համար ալյումինի կիրառման ուղղությամբ տեղի է ունեցել տեղաշարժ: Էլեկտրական ավտոմեքենաների արտադրողները այժմ փոխարինում են մոտ քառասուն տոկոս չժանգոտվող պողպատե մասերը հատուկ կտրված ալյումինե մասերով:
Ներկայումս մանրաթելային լազերները տիրապետում են ալյումինե խողովակների կտրման գործում՝ համաշխարհային տեղադրումների 68%-ը կազմելով: Դրանց 1,08 մկմ ալիքի երկարությունը ավելի լավ կլանում է, քան CO₂ լազերները, որը հնարավորություն է տալիս կտրել 8 մմ ալյումին 1,2–1,8 մ/րոպե արագությամբ՝ առանց թույլ տալով մետաղական աղբի առաջացումը: Այս արդյունավետությունը հանգեցնում է տեղական օդափոխման, տրանսպորտի և վերականգնվող էներգիայի ոլորտներում տեղադրման մեծացման:
Երբ աշխատում են պղնձի և պղնձի համաձուլվածքների հետ, նրանք արտացոլում են լազերային էներգիայի մոտավորապես 95% -ը այդ ինֆրակարմիր ալիքային երկարություններում Լազերային մշակման ինստիտուտի 2023 թվականի որոշ վերջին հետազոտությունների համաձայն: Այս արտացոլումը ստեղծում է իրական խնդիրներ օպտիկական մասերի համար և դժվարացնում է մշակման կայուն պայմանների պահպանումը: Պղնձի համաձուլվածքները ավելացնում են մեկ այլ դժվարություն, քանի որ կտրելիս ցինկի բաղադրիչը մայրաքարից բացակայում է, ինչը հանգեցնում է անհամապատասխան կտրումների անհավասար եզրերով և երբեմն նույնիսկ փոքր ճեղքերի առաջացմանը նյութում: Այս խնդիրների հետ մի քանի մասնագետներ հիմնականում հենվում են լազերային իմպուլսային կարգավորումների վրա՝ համատեղված ազոտի գազային աջակցությամբ: Իմպուլսները օգնում են ավելի լավ կառավարել հալումը, իսկ ազոտը կանխում է օքսիդացումը, ինչը դարձնում է ամբողջ կտրման գործընթացը ավելի կանխելի և հուսալի արտադրողների համար, ովքեր աշխատում են այս բարդ մետաղներով:
Այսօր մանրաթելային լազերները կարողանում են կտրել մաքուր պղնձի թիթեղներ 3 մմ հաստությամբ՝ աշխատելով 1 կՎտ հզորությունից ավելի, ապահովելով մոտ 0.1 մմ ճշգրտություն լավ ճառագայթի վերահսկման տեխնոլոգիայի շնորհիվ: Սակայն այստեղ կա մի թերություն, որը արժե նշել. այս կտրումները պղնձի դեպքում տևում են 30-40 տոկոսով ավելի երկար, քան պողպատի կտրման դեպքում, քանի որ պղինձը շատ արդյունավետ է ջերմությունը հաղորդում: Այս հնարավորությունը ստեղծվել է լազերի 1,08 միկրոմետր ալիքի երկարության շնորհիվ, որը պղնձի կողմից կլանվում է մոտ 22%-ով, որը գրեթե երեք անգամ ավելի լավ է, քան սովորական CO2 լազերները: Այս առաջընթացը հնարավորություն է տվել արտադրել նուրբ մասեր, ինչպեր էլեկտրական խողովակներ բարակ պատերով և հատուկ ջերմափոխանակիչ համակարգեր, որտեղ ճշգրտությունը ամենակարևորն է:
Երեք ապացուցված մոտեցում բարելավում է պղնձի և պղնձի համաձուլվածքների մշակումը.
Այս մեթոդները նվազեցնում են մետաղական աղբի առաջացումը 62%-ով և պահում են կտրման արագությունը մինչև 20 մ/րոպե 2 մմ բրոնզե խողովակների վրա:
Բրոնզե ճշգրիտ մասերի պահանջարկը համաձայն վերջին հետազոտության 2023 թ. համաշխարհային արդյունաբերական կտրման մասին, ավելացել է գրեթե կեսով, սակայն դեռևս կան որոշ խոշոր տեխնիկական դժվարաթյուններ հաղթահարելու համար: Սովորական կտրման համակարգերով դժվար է ստանալ միկրոնային ճշտությունը 0,2 մմ-ից ցածր, որը անհրաժեշտ է դեկորատիվ տարրերի, նավթային սարքերի և բժշկական սարքավորումների համար: Իհարկե, 6 կՎտ մանրաթելային լազերները կարող են մշակել 8 մմ բրոնզը մոտ 0,25 աստիճան ճշտությամբ, սակայն այդպիսի սարքավորումների շահագործումը մոտ 180 դոլար արժե ժամը: Այդ տեսակի գնային պիտակը նշանակում է, որ մեծամասնությունը կիրառում են միայն անհրաժեշտ դեպքերում, սովորաբար թռիչքային տիեզերական կիրառումների կամ հատուկ սարքերի համար, որտեղ այդ ճշտությունը իրոք կարևոր է:
Ժամանակակից ծուղակատար լազերային մեքենաները տարբեր կատարում են հիմնարար նյութերի վրա.
| Նյութ | Առավելագույն հաստություն (մանրաթելային լազեր) | Կտրման որակ | Հիմնական դիտարկումներ |
|---|---|---|---|
| Անվարդ ակ프로그ետ | 25 մմ | Գերազանց | Պահանջվում է ազոտի օժանդակ գազ |
| Հեշտաձեւ | 30 մմ | Բարձր ճշգրտություն | Օպտիմալ է օքսիژեն օժանդակով |
| Ալյումին | 15 մմ | Լավ | Խորադրվում են անդրադարձնող ծածկույթներ |
| Պղինձ | 6 մմ | Միջավոր | Բարձր հզորության լազերներ (>6 կՎտ) նախընտրելի են |
| Բրոնզ | 12 մմ | Համապատասխան | Պարբերական հաճախականության կարգավորումներ կարևոր են |
Անմանրանք և մեղմ պողպատները մնում են ամենաշառավղային ընկերները, որոնք հասնում են ±0.1 մմ-ից ցածր թույլատրելի շեղումների: Ալյումինի համար անհրաժեշտ է պողպատի համեմատ 30% ավելի արագ կտրման արագություն դրոսի կանխարգելման համար, իսկ պղնձի արտացոլման հատկությունները սահմանափակում են հաջողությունը՝ ըստ 2023 թվականի արտադրական հետազոտությունների, մաքուր պղինձ օգտագործող արտադրողների միայն 42%ն է հաղորդում հուսալի արդյունքներ:
Ավիատիերարկրային և բժշկական ոլորտներում ավելի շատ օգտագործվում են մանրաթելային լազերներ մինչև 10 մմ հաստությամբ տիտանե խողովակներ կտրելու համար: Արդյունավետ մշակման համար անհրաժեշտ է՝
Նիկելի հիմքով գերտաքակայուն համաձուլվածքները, ինչպես օրինակ Inconel-ը, տեսնում են լազերային կտրման տեսակի ներդրման 19% տարեկան աճ, հատկապես բարձր ջերմաստիճանի արտանետման բաղադրիչների համար, որոնք պահանջում են դիմացկունություն մինչև 1,200°C:
Չորս գործոն է որոշում լազերի օպտիմալ կարգավորումները՝
Օպերատորները պետք է կատարեն փորձնական կտրումներ աշխատելիս նոր համաձուլվածքներով, քանի որ նույնիսկ 0,5% տատանումը կազմում կարող է փոխել կտրման արագությունը 12–15%-ով
Լազերային կտրումը կախված է նյութերի կողմից էներգիայի կլանման և տարածման ձևից: Մետաղները, ինչպես ստենդային պողպատը և ալյումինը, ունեն տարբեր ջերմային հատկություններ, որոնք ազդում են նրանց ռեակցիայի վրա լազերային կտրման դեպքում
Մանրաթելային լազերները ապահովում են բարձր արագություն և արդյունավետություն CO2 լազերների համեմատ, հատկապես բարակ պողպատների համար, իրենց կարճ ալիքի երկարության և ավելի լավ էներգիայի կլանման շնորհիվ
Թելային լազերները կարող են մետաղալ պղինձ և պղնձանիկ՝ որոշ կարգավորումներով, ինչպես օրինակ՝ պուլսային լազերի կարգավորումները, սակայն ավելի շատ հզորություն և ժամանակ են պահանջում քան ավելի փափուկ մետաղները
Օժանդակ գազեր, ինչպես օրինակ՝ ազոտը և թթվածինը, օգտագործվում են կտրման որակը բարելավելու, օքսիդացման կանխման և արդյունավետության բարելավման համար՝ կախված նյութից
Այո՛, թելային լազերները ավելի շատ են օգտագործվում ալյումինի կտրման համար՝ շնորհիվ իրենց արդյունավետությանը, չնայած ալյումինի անդրադարձման և ջերմահաղորդման պատճառով անհրաժեշտ են որոշ կարգավորումներ
Խիստ նորություններ