Ո՞ր նյութեր է մանրաթելային լազերային կտրման սարքը կարող արդյունավետ մշակել

Ինչպես վարակային լազերային մշակման սարքերը գերազանցում են մետաղական մշակման գործում

Հասկացողություն Ֆայբեր լազերային ստորագրիչներ եւ նրանց գերակայությունը մետաղական արտադրության մեջ

Ֆայբեր լազերային ստորագրիչներ փոխել է խաղը մետաղական արտադրության գործարանների համար ամենուր, քանի որ նրանք արտադրում են այդ գերենակրված, ինտենսիվ լազերային ճառագայթները, որոնք կարող են հասնել շատ մանր մանրամասների մինչեւ միկրոներ: Այս համակարգերը առանձնանում են այն բանի շնորհիվ, որ նրանք արդյունավետ են էլեկտրաէներգիան դարձնում օգտագործելի լույսի էներգիա, մոտ 95% արդյունավետությամբ, ինչը գրեթե երկու անգամ ավելի լավ է, քան CO2 լազերային տեխնոլոգիաները: Եվ երբ խոսքը վերաբերում է իրական կտրման արագությանը, մանրաթելային լազերները կարող են մետաղներ կտրել մոտ 30 անգամ ավելի արագ, քան ավանդական պլազմա կտրման մեթոդները, ըստ 2023 թ. արտադրության տեխնոլոգիայի զեկույցի տվյալների: Այս արագության բարձրացումը նշանակում է, որ գործարանները կարող են արտադրել արտադրանք շատ ավելի արագ' առանց զոհաբերելու որակը, ինչը լազերային մանրաթելերը խելացի ներդրում է դարձնում արտադրողների համար, ովքեր ցանկանում են ավելացնել իրենց արտադրական կարողությունը:

Կտրման արդյունավետության և որակի վրա ազդող լազերային պարամետրերը՝ հզորությունը, արագությունը և բծի չափը

Օպտիմալ կտրման կատարումը կախված է երեք հիմնարար պարամետրերի հարթակից.

• Հզորություն (1-20 կՎտ) Բարձր հզորությունն ապահովում է ավելի հաստ նյութերի մշակում, սակայն մեծացնում է էներգիայի ծախսերը
• Արագություն (0-50 մ/ր): Բարակ թիթեղներ (<10 մմ) կարող են կտրվել 30 մ/ր-ից ավելի արագ առանց որակի կորուստների
• Բծի չափը (10-100 մկմ) Փոքր տրամագծերը (<30 մկմ) բարելավում են եզրի վերջավորությունը, սակայն պահանջում են ճշգրիտ ճառագայթի հավասարեցում

Այն ԱԻ-ով աջակցվող համակարգերը, որոնք դինամիկ ճշգրտում են այս պարամետրերը, ապահովում են 18-22% ավելի բարձր արտադրողականություն , ըստ 2024 թ. Լազերային մշակման հարցումների:

Մարդատար լազերային կտրման համար նյութի հաստության սահմանափակումները արդյունաբերական կիրառություններում

Ժամանակակից մարդատար լազերները կարողանում են մշակել լայն տիպերի արդյունաբերական նյութեր.

• Դանդաղ արծաթ. 0.5-40 մմ (1կՎտ-20կՎտ համակարգեր)
• Կորոզիայի դիմադրությամբ հաստատուն, սովորաբար օգտագործվում է ելական համակարգերում և սահքում։ 0.3-30 մմ ազոտի օգնական գազով
• Ալյումինե համաձուլվածքներ. 0.5-25 մմ՝ օգտագործելով իմպուլսային մոդուլյացիա

Նշենք, որ 6կՎտ համակարգեր այժմ կտրում է 25 մմ չժանգոտվող պողպատը 1.2 մ/րոպեով— 300% ավելի արագ քան 2019 թվականի համեմատական ցուցանիշները՝ ցույց տալով հնարավորությունների արագ զարգացումը։

Ջերմային ազդեցության գոտի (HAZ) և ջերմային վնասներ հաղորդիչ մետաղներում

Վարակային լազերները կարող են նվազեցնել HAZ լայնությունը մոտ 60-ից 80 տոկոսով՝ համեմատած ավանդական CO2 համակարգերի հետ: Սա նրանց շատ կարևոր դարձնում է ավիատիեզերական մասերի համար, որտեղ նույնիսկ փոքր ջերմային վնասները մեծ նշանակություն ունեն: Երբ օգտագործվում է իմպուլսային ռեժիմի կարգավորումներ, ջերմաստիճանը պահվում է 350 աստիճան Ցելսիուսի տակ՝ շահագործվող պողպատե նյութերի համար: Սա օգնում է պահպանել մետաղի կառուցվածքային հատկությունները՝ առանց որակի վատացման: Վերցրեք 304L շահագործվող պողպատը որպես օրինակ: Այն կտրելը 3 կՎտ հզորությամբ վարակային լազերով արդյունքում տալիս է մոտ 0.08 միլիմետր HAZ, իսկ ավելի հին CO2 լազերային տեխնոլոգիան թողնում է մոտավորապես 0.25 միլիմետր ջերմային ազդեցության գոտի: Այս տարբերությունները կարող են թվալ փոքր, սակայն դրանք ճշգրիտ արտադրողական կիրառումներում մեծ նշանակություն ունեն:

Վարակային լազերների համեմատական առավելությունը CO2 լազերների նկատմամբ մետաղի կտրման գործում

Վարակային լազերները CO2 լազերներից ավելի լավ են երեք հիմնարար ոլորտներում.

1. Շահագործման ծախսեր. 70% ավելի ցածր էներգասպառում մեկ կտրում համար
2. Պահպանություն Հարթակների կարիք չկա, որի արդյունքում կանգառները նվազում են մինչև 45%
3. Նուրբ նյութի արագություն. 4-6 անգամ ավելի արագ 6 մմ-ից ցածր թիթեղների վրա

Թիթեղների մշակման գործողությունների դեպքում սա նշանակում է 18-22 դոլլար/ժամ խնայում 6 կՎտ հզորությամբ համակարգերի դեպքում՝ մշակելով մեղմ պողպատ (2024 թ. մետաղամշակման արդյունավետության հետազոտություն)

Ածխածնային և չժանգոտվող պողպատ. հիմնարար արդյունաբերական կիրառումներ

Ինչու է ածխածնային պողպատը լավ արձագանքում տալիս մանրաթելային լազերային էներգիային

Պողպատում ածխածնի պարունակությունը 0,05%-ից մինչև 2,1% նշանակում է, որ այն շատ լավ է կլանում 1070 նմ մանրաթելային լազերային ալիքի երկարությունը: Շատ այլ մետաղներ պարզապես արտացոլում են այդ էներգիայի մեծ մասը, սակայն ածխածնային պողպատը իրականում մուտքագրում է մոտ 95% էներգիա, որը հարվածում է այն, հենց կտրման գործընթացի մեջ: Այդ պատճառով մենք կարող ենք կտրել 1 մմ հաստությամբ թիթեղները մոտ 40 մետր րոպտում, ինչը շատ արագ է արդյունաբերական կիրառությունների համար: Նյութը հիանալի է աշխատում ավտոմեքենաների շրջանակների և շենքերի կառուցվածքների համար, որտեղ ճշգրտությունը կարևոր է: Մեկ այլ մեծ առավելություն է, որ մանրաթելային լազերները ածխածնային պողպատե մասերի համար, որոնք բարակ են քան 20 մմ, օգտագործում են մոտ 30%-ով պակաս էներգիա, քան ավանդական պլազմային կտրման մեթոդները: Այս էներգախնայողությունը ժամանակի ընթացքում մեծանում է արտադրողական գործողություններում:

Լավագույն լազերային պարամետրեր մեղմ և բարձր ածխածնային պողպատի կտրման համար

Պարամետր	Մեղմ պողպատ (0.1-0.3% C)	Բարձր ածխածնային պողպատ (0.6-1.0% C)
Էլեկտրաէներգիա (W)	2,000-3,000	3,500-4,500
Արագություն (մ/րոպե)	6-10 (6 մմ-ի համար)	2.5-4 (6 մմ-ի համար)
Օժանդակ գազ	Թթվածին (օքսիդացնող)	Ազոտ (անմիջական ռեակցիայից զուրկ)

Բարձր ածխածնային պողպատները պահանջում են բարձր հզորություն մեծ կարծրության պատճառով, իսկ թթվածնի օգնությամբ արագանում է մետաղալարի կտրումը էքզոթերմիկ ռեակցիաների շնորհիվ: Ազոտը 72%-ով նվազեցնում է եզրային օքսիդացումը գործիքային պողպատներում, պահպանելով կտրման հետևանքով մշակման հնարավորությունը, ինչպես ցույց է տվել 2023 թվականի արդյունաբերական ուսումնասիրությունը:

Կոռոզիակայունության պահպանումը բացասական կտրման ճշգրտությամբ

Մանրաթելային լազերները հասնում են ապարի լայնությանը 0.1 մմ , նվազեցնելով թափոնները բժշկական և սննդի մշակման սարքավորումներում: Դրանց ալտրակարճ իմպուլսները (<0.5 մվ) կանխում են քրոմի սպառումը կտրված եզրերում, պահպանելով կոռոզիակայունության համար անհրաժեշտ քրոմի 10.5% շեմը: Փորձարկումները հաստատել են, որ լազերով կտրված 304L բացասականը պահպանում է կոռոզիակայունության 98% համեմատ մամլական մասերի հետ:

Աուստենիտային և մարտենսիտային բացասական պողպատների տեսակներում HAZ-ի նվազեցում

Պուլսացող մանրաթելային լազերները HAZ-ն սահմանափակում են <50 µm 316L աուստենիտային պողպատի մեջ՝ փոխանցելով 20-50 կՀց հաճախականությունների միջև: Մարտենսիտային սորտերի համար, ինչպիսին 410-ն է, նեղ ջերմային ազդեցությունը հեշտացնում է հետհանքային ժանգահարման գործընթացը (150-370°C), վերականգնելով պլաստիկությունը: 2024 թվականի վերլուծությունը ցույց տվեց, որ մանրաթելային լազերները HAZ-ի պատճառով թափոնների քանակը նվազեցնում են 19%cO2 լազերների համեմատ՝ աերոտիգային արտադրությունում:

Ալյումինի և այլ արտացոլիչ ոչ երկաթի մետաղների կտրում

Ալյումինի մշակման դժվարաթյունները մանրաթելային լազերային կտրման սարքով արտացոլումից ելնող

Ալյումինի մոտ ամբողջական արտացոլման (մոտ 95%) և նրա հզոր ջերմահաղորդման (ավելի քան 200 Վտ/մ Կ) համադրությունը ստեղծում է իրական խնդիրներ արտադրողների համար: Չնայած մանրաթելային լազերները, որոնք աշխատում են 1 մկմ ալիքի երկարությամբ, օգնում են նվազեցնել արտացոլումը սովորական CO2 համակարգերի համեմատ, ավիացիոն նյութերում հանդիպող այդքան հարթ մակերեսները դեռ կարող են անդրադարձնել բավարար էներգիա, որպեսզի վնաս հասցնեն օպտիկական բաղադրիչներին: Շարունակական կտրում սկսելու համար անհրաժեշտ է մոտ 20-30 տոկոսով ավելի մեծ հզորության խտություն, քան պողպատի համար անհրաժեշտը, քանի որ ալյումինը շատ արագ է կորցնում ջերմությունը: Մաքուր ալյումինի աստիճանների մշակումը, ինչպես օրինակ 1100 շարքը, շատ ավելի բարդ է, քան մշակել ամրացված տարբերակները, ինչպիսին է 6061 T6 համաձուլվածքը: Այդ ամրացված տարբերակները իրականում ավելի լավ են կլանում լազերային ճառագայթները և կտրման գործողությունների ընթացքում առաջացնում են ավելի քիչ մետաղական մնացորդ, քան վկայում են մեր հետ հանդիպած շատ թերթակտրիչ արտադրամասերը:

Մաքուր և հուսալի ալյումինե կտրումների համար իմպուլսային մոդուլյացիան և օժանդակ գազի ռազմավարությունները

Երբ խոսքը անցնում է 1-ից 8 մմ հաստ ալյումինե թիթեղների մասին, ադապտիվ իմպուլսների ձևավորումը իրական տարբերություն է անում: Հատկապես այն դեպքում, երբ օգտագործվում է պուլսային ռեժիմը մոտ 1-ից 5 կՀց-ի տիրույթում, այս տեխնիկան ավելի լավ վերահսկում է հալված մետաղի լիցքը: Եզրերի ալիքավորումը նվազում է մոտ 18 տոկոսով անընդհատ ալիքների ռեժիմի համեմատ՝ ըստ անցյալ տարի Material Processing Journal-ում հրապարակված հետազոտության: Այն մասերի համար, որոնք պետք է դիմանան խիստ միջավայրերին, ինչպես նավերում կամ ավտոմեքենաներում օգտագործվողները, 15-20 բար ճնշմամբ ազոտի օգնական գազի ավելացումը հրաշքներ է անում: Դա կանխում է օքսիդների առաջացումը՝ միաժամանակ արդյունավետ հեռացնելով հալված մատերիալը: Որոշ արտադրողներ այժմ միացնում են ազոտով կտրումը և թթվածնով եզրի հերմետիկացումը իրենց երկկողմանի գազային համակարգերում: Այս մոտեցումը իրականում արագացրել է գործընթացը մոտ 12 տոկոսով մարտկոցային տուփերի արտադրող գծերում, ինչը շատ կարևոր է՝ հաշվի առնելով էլեկտրական տրանսպորտի համար նախատեսված բաղադրիչների պահանջարկի աճի արագությունը:

Կարո՞ղ են մանրաթելային լազերները կտրել հաստ ալյումին: Արդյունաբերության կասկածամտության հարցին պատասխանելով

Վերջին զարգացումները թույլ են տվել մանրաթելային լազերներին կտրել ալյումին, որի հաստությունը հասնում է 25 մմ-ի, այն էապես գերազանցելով այն, ինչը նախկինում համարվում էր գործնական՝ շուրջ 15 մմ-ի սահմաններում: Վերցրեք 12 կՎտ հզորությամբ սարքավորում, որը համալրված է այդ ճկուն լազերային ճառագայթի տատանումներով, և այն կարող է մշակել 5083 ծովային ալյումինի հաստությամբ 20 մմ՝ ապահովելով մոտ 0.8 մետր/րոպե արագություն և ճշտության տիրույթը ±0.1 մմ: Այդպիսի արդյունավետություն նախկինում հնարավոր էր միայն պլազմային կտրման միջոցով ստանալ: Սակայն, երբ աշխատում են 12 մմ-ից հաստ նյութերի հետ, օպերատորները ստիպված են լինում փոփոխել իրենց մոտեցումը՝ օգտագործելով 40-ից մինչև 50 միկրոն տատանումների ձևանմուշներ, որպեսզի խորապես անցնեն անցքի կոնաձև ազդեցություններից: Այս ճշգրտումը իր գնով է, քանի որ գազի օգտագործումը մեծանում է մոտ 35%: 30 մմ-ից հաստ սալերի համար մինչ օրս գերակա են մնում CO2 լազերները: Սակայն, արդյունաբերական կիրառումների մեծ մասի համար, որտեղ օգտագործվում է ալյումին 20 մմ-ից ցածր հաստությամբ, մանրաթելային լազերային համակարգերը ներկայումս բավարարում են արտադրության տարբեր ոլորտներում մշակման պահանջների մոտ չորսը հինգից:

Բարձր կատարում ունեցող համաձուլվածքներ. տիտան և ինկոնել պահանջկոտ արդյունաբերություններում

Վարակային լազերային կտրման մեքենայի համատեղելիությունը տիտանի և ինկոնելի հետ

Երբ խոսքը վարակող նյութերի մասին է, ինչպես տիտանը և նիկելի հիմքի վրա ստեղծված համաձուլվածքները, որոնք կոչվում են ինկոնել, վարակային լազերները առանձնանում են իրենց 1,08 միկրոմետրանոց ալիքի երկարությամբ: Այս նյութերը ավելի լավ են կլանում այդ լազերային լույսը՝ մոտ 47 տոկոսով ավելի լավ, քան կուտակում են CO2 լազերային ճառագայթները, ինչը ընդհանուր առմամբ ավելի արդյունավետ գործընթաց է ապահովում: Իսկ ինչ վերաբերում է արդյունավետությանը, տիտանը ջերմությունը հաղորդելու մեջ շատ լավ չի (մոտ 7,2 վատտ/մետր Քելվին), այնպես որ լազերը կարող է էներգիան տրամադրել ճիշտ այնտեղ, որտեղ այն անհրաժեշտ է, առանց շատ տարածվելու: Իսկ ինկոնելի մասերի դեպքում մի այլ առավելություն էլ ազոտի օգտագործումն է պաշտպանողական գազի տեսքով կտրման ընթացքում: Նյութը պահպանվում է օքսիդացումից, ինչը նշանակում է մաքուր կտրվածքներ և որակի հետ կապված խնդիրների նվազում:

Տիտանի լազերային կտրման ընթացքում ջերմային լարվածության կառավարում

Կառավարվող պուլսային մոդուլյացիան նվազեցնում է ջերմային լարումը տիտանում ավիատիեզերական համար մինչև 25%-ը, կանխելով միկրոճաքերը կրիտիկական բաղադրիչներում: Առաջադեմ համակարգերը օգտագործում են <8 մվ պուլսեր առանց թթվածնի օժանդակ գազերի ջերմաստիճանը պահելու համար 400°C-ից ցածր 400°C -ում՝ պահպանելով հոգնածության դիմադրությունը 750 ՄՊա-ից բարձր, ինչը անհրաժեշտ է բժշկական իմպլանտների և տուրբինային թիթեղների համար:

Ուսումնասիրություն. ճշգրիտ կտրում Inconel 718-ի համար ավիատիեզերական շարժիչների բաղադրիչների համար

6 կՎտ մանրաթելային լազեր ձեռք է բերել ±0.05 մմ թույլատրություններ կտրելով Inconel 718 այրիչի շրջանակները 4.2 մ/րոպեով, ինչպես նշված է 2024 թվականի Սփրինգերի նյութերի գիտության ուսումնասիրության մեջ: Ազոտով օժանդակ գործընթացը կանխել է սիգմայի փուլի նստումը՝ պահպանելով սահքի դիմադրությունը 980°C-ում և համապատասխանելով ավիատիեզերական AS9100 որակի չափանիշներին:

Առաջընթաց ավելի հաստ բարձր կատարուղ համաձուլվածքների մշակման հնարավորությունների ավելացման ուղղությամբ

Օպտիկական և գազի դինամիկայի մեջ մտած նորամուծումները հիմա թույլ են տալիս մանրաթելային լազերներին կտրել 25 մմ տիտանե սալեր 0,8 մ/ր արագությամբ՝ <0,3 մմ սղոցահարթ —համապատասխանելով պլազմային արագություններին՝ ինչպես նաև ապահովելով Ra 12,5 մկմ մակերեսի վերջավորում: Շարժական կիզակետային երկարության ճշգրտումը փոխհատուցում է բազմաշերտ աերոտիեզերական մասերի մեջ նյութի շերտավորումը, ընդարձակելով հնարավոր կիրառումները 35%՝ 2022 թվականից ինչպես .

Ապագայի միտումներ՝ ընդլայնելով մանրաթելային լազերային նյութերի մշակման սահմանները

Նոր ծագող կիրառություններ ավանդական մետաղներից դուրս

Վարսելային լազերները այսօր դարձել են բոլոր տեսակի դժվար նյութերի հետ աշխատելու համար անհրաժեշտ գործիքներ: Դրանք կարողանում են մշակել բարդ համակցված նյութեր, այդ բարդ կերամիկա-մետաղական համակցությունները և նույնիսկ շերտավոր կառուցվածքներ, որոնք անհրաժեշտ են ինքնաթիռների ջերմային պաշտպանության համակարգերի համար: Ինչը իսկապես աչքի է ընկնում, այն այն է, թե ինչպես են դրանք կտրում ածխածնային մանրաթելերով հա reinforceցված պլաստմասսան, մինչդեռ թողնում են ջերմային ազդեցության գոտի ընդամենը 0.1 մմ-ից պակաս: Այս մակարդակի ճշգրտությունը հենց այն բանն է, ինչի կարիք ունեն արտադրողները, երբ ստեղծում են մարտկոցների կողակներ էլեկտրական ավտոմեքենաների վերջին սերնդի համար: Ապագայում արդյունաբերության մեջ մեծամասամբ սպասվում է 18 տոկոսանոց տարեկան աճ ավելացման արտադրության մեջ վարսելային լազերների օգտագործման մինչև 2033 թվականը: Հիմնական շարժիչ այստեղ թվում է տարբեր ոլորտներում տիտանից բարդ մասեր տպելու տեխնոլոգիայի նկատմամբ աճող հետաքրքրությունը 3D տպման տեխնոլոգիայի միջոցով:

Հիբրիդային նյութերի մշակում առաջադեմ արտադրության մեջ

Արտադրողները ռոբոտական լազերային միացման և շերտավորման համակարգերի հետ միասին օգտագործում են մանրաթելային լազերներ՝ ստեղծելու մեկ մեքենայից բաղկացած արտադրական բջիջներ: 2023 թվականի վերլուծությունը ցույց տվեց, որ հիբրիդ համակարգերը բազմանյութական համակարգերի հավաքման ծախսերը կրճատում են մինչև 34%. Այս ինտեգրումը թույլ է տալիս միաժամանակ կտրել ալյումինե ջերմացման ռադիատորները և միացնել պղնձե կոնտակտային փողերը էլեկտրական սարքերում՝ այն առաջադրանքները, որոնք նախկինում պահանջում էին երեք առանձին գործընթացներ:

Բազմանյութական արտադրական գծերի համար ինտելեկտուալ պարամետրերի ճշգրտում

Արհեստական ինտելեկտով ապահովված մանրաթելային լազերները կարող են ինքնաբերաբար կարգավորել իրենց հզորությունը 2 կՎտ-ից մինչև 12 կՎտ և կառավարել օժանդակ գազի ճնշումը՝ մոտ 15-ից մինչև 25 բար, երբ տարբեր նյութեր են օգտագործվում: Առանց հարթակների միջոցով միացված համակարգերը նախորդ տարի կտրուկ կրճատեցին թափոնները՝ կրճատելով թափոնների քանակը մոտ 41%-ով: Սա հնարավոր է դարձավ այն շնորհիվ, որ այդ խելացի համակարգերը նյութի հաստության փոփոխությունները իրական ժամանակում հայտնաբերում էին: Տարբեր նյութերից պատրաստված թիթեղների վրա կտրման ճանապարհներ ընտրելիս մեքենայական ուսուցման ալգորիթմները ավելի լավ արդյունքներ են ցուցաբերում, քան ավանդական մեթոդները: Ըստ արդյունաբերական զեկույցների, ավտոմոբիլաշինական արտադրողները հայտնում են, որ իրենց շասիի մասերից մոտ 98% նյութ են ստանում, որը ավելի քան 22 տոկոսային կետով գերազանցում է ստանդարտ հարթակային ծրագրակազմի հնարավորությունները:

FAQ բաժին

Ինչու՞ է մանրաթելային լազերային կտրման սարքերը ավելի արդյունավետ, քան CO2 լազերները:

Մանրաթելային լազերները էլեկտրաէներգիան լույսի էներգիայի փոխակերպելու գործում արդյունավետ են մինչև 95%, ինչը գրեթե երկու անգամ ավելի շատ է, քան ավանդական CO2 լազերային տեխնոլոգիաները: Սա արագացնում է կտրումը և նվազեցնում է շահագործման ծախսերը:

Կարո՞ղ են մանրաթելային լազերներ կտրել 20 մմ-ից հաստ նյութեր:

Այո, վերջին ձեռքբերումները թույլ են տալիս մանրաթելային լազերներին կտրել նյութեր մինչև 25 մմ հաստությամբ, հատկապես ալյումինիում և տիտան, ինչը դրանք հարմար է դարձնում տարբեր արդյունաբերական կիրառությունների համար:

Ինչպե՞ս են մանրաթելային լազերները նվազագույնի հասցնում ջերմային ազդեցության գոտին:

Մանրաթելային լազերները ջերմային ազդեցության գոտու լայնությունը նվազեցնում են մինչև 80%-ով CO2 լազերների համեմատ, ինչը կարևոր է ճշգրտության համար օդատիերական արդյունաբերության մեջ:

Հարմարա՞լի են արդյոք մանրաթելային լազերները ալյումինի կտրման համար:

Մանրաթելային լազերները կարող են արդյունավետ կտրել ալյումին, հատկապես մետաղական համաձուլվածքներ, օգտագործելով ադապտիվ իմպուլսային մոդուլյացիա և ազոտի օգնական գազային ռեժիմներ՝ անդրադարձումների և ջերմային վնասների նվազագույնի հասցնելու համար: