Რა სისქის მეტალს შეუძლია დამუშაოს მეტალის ლაზერული კვეთის მანქანა?

Ლითონის გაგება Ლაზრის ჭრივი მაშინა Სიმკვრივის შესაძლებლობები

Ლაზერული კვეთის მანქანის მეტალის სისქის შესაძლებლობები: დახასიათება

Უმეტესი თანამედროვე ლაზერული მეტალის დამჭრელი მანქანა ნახევარ მილიმეტრზე და 40 მმ-მდე სისქის მასალებთან მუშაობს, თუმცა შედეგები დამოკიდებულია იმაზე, თუ როგორი ტიპის ლაზერია გამოყენებული და რა სიმძლავრისაა. საბაზისო 3 კვტ-იანი მოდელები დაახლოებით 12 მმ-მდე ნაღებ ფოლადს არჩევენ, მაგრამ როდესაც 12 კვტ-ზე მეტი სიმძლავრის მქონე მრეწველობით დონის სისტემებზე გადავდივართ, ისინი 35 მმ-მდე ნახშირბადოვან ფოლადს იკვებებიან, თუმცა მათ შესაბამისად უნდა შეანელონ სიჩქარე. ამ ფართო შესაძლებლობების გამო ლაზერული დაჭრა პრაქტიკული ხდება ყველაფრისთვის – 1–3 მმ სისქის მქონე მსუბუქი ავტომობილის სხეულის პანელებიდან დაწყებული 15–25 მმ სისქის მქონე მძიმე მანქანების დიდი, მსხვილი ნაწილების ჩათვლით.

Გავრცელებული ლითონებისთვის ტიპიური მაქსიმალური და მინიმალური სისქის დიაპაზონები

Მონაცემები ასახავს ბოჭკოვანი ლაზერული სისტემების (2–8 კვტ) სამრეწველო ეტალონებს

Იმის, თუ როგორ ახდენს მასალის თვისებები გავლენას ლაზერულ ჭრაზე

Იმის, თუ როგორ გადაჰქონია ლამაზს თბოს და რამდენად ცხელ ტემპერატურაზე იდნება, დიდ გავლენას ახდენს ჭრის ეფექტურობაზე. ავიღოთ უჟანგავი ფოლადი, მაგალითად, მას აქვს ქრომი, რაც ნიშნავს, რომ მისი დაჭრისთვის საჭიროა დაახლოებით 15%-ით მეტი ენერგია იმავე სისქის ჩვეულებრივი ნახშირბადის ფოლადის შედარებით. შემდეგ კი გვაქვს ალუმინი, რომელიც იმდენად არეკლავს თბოს, რომ მანქანებს უნდა უფრო მაღალი სიმძლავრით იმუშაოს, რათა სრულიად გაიჭრას. 2024 წლის ყველაზე ახალი მონაცემები დამზადების სფეროდან ასევე აჩვენებს საინტერესო მოვლენას. 8 მილიმეტრზე მეტი სისქის სპილენძის შენადნობების შემთხვევაში, ხშირად საჭირო ხდება განსაკუთრებული აირების ნარევების გამოყენება, მაგალითად, აზოტის არგონთან შერევა, რათა დაეუფლონ თბოს გავრცელების პროცესს ჭრის დროს.

Იმის, თუ როგორ განსაზღვრავს ლაზერის სიმძლავრე მაქსიმალურ ლამაზის სისქეს

Ლაზერის სიმძლავრისა და მასალის სისქის ურთიერთობა – განმარტებული

Ლაზერის სიმძლავრე, რომელიც იზომება კილოვატებში (kW), ძირეულად განსაზღვრავს მეტალის რა სისქის გაჭრა შეუძლია მას მასალაში სითბოს კონცენტრირებით. როდესაც მუშაობა მიმდინარეობს საკმაოდ მყარ მასალებთან, უფრო მაღალი სიმძლავრის ლაზერები უკეთ უმკლავდებიან და ინარჩუნებენ როგორც სიჩქარეს, ასევე ხარისხს, რაც მნიშვნელოვანია წარმოების პირობებში. შეხედეთ რიცხვებს: 6kW-იანი მანქანა სიმკვრივის მიხედვით წარმოქმნის დაახლოებით 2,5-ჯერ უფრო მაღალ პიკურ სიმძლავრეს 3kW-იანთან შედარებით. რას ნიშნავს ეს პრაქტიკაში? ასეთი სიმძლავრის სისტემა უპრობლემოდ არჩევს 25მმ ნახშირბადის ფოლადის გაჭრას, მაშინ როდესაც უფრო სუსტი სისტემები ვერ უმკლავდებიან 12მმ-ზე მეტი სისქის გაჭრას. ბევრმა საწარმომ უკვე გადაირთო ასეთ უფრო მაღალი სიმძლავრის მოწყობილობებზე, რადგან ისინი უფრო სწრაფად და ნაკლები პრობლემით ასრულებენ სამუშაოს მომთხოვნარ ინდუსტრიულ პირობებში.

Ლაზერის სიმძლავრის მიხედვით მაქსიმალური მეტალის სისქე (3kW, 6kW, 8kW)

Უფრო მაღალი ვატაჟი კერფის სიგანის 18–22%-ით შეამცირებს მძიმე კვეთებში, რაც მასალის დანახარჯის მინიმიზაციას უზრუნველყოფს.

Ჭრის წარმადობა ნახშირბადის ფოლადზე, უჟანგავ ფოლადზე, ალუმინისა და პირაზე

• Კარბონული მასალის ტუბი : იდეალურია ლაზერული ჭრისთვის; 6 კვტ-იანი სისტემები სუფთა ჭრას ახდენს 25 მმ ფილებში ეფექტური სიჩქარით
• Უჟანგავი ფოლადი : მისი შედგენილობიდან გამომდინარე მოითხოვს ნახშირბადის ფოლადზე 25%-ით მეტ სიმძლავრის სიმჭიდროვეს
• Ალუმინი : მაღალი არეკლითობა მოითხოვს 30–40%-ით მეტ სიმძლავრის შეყვანას, რაც ლიმიტავს პრაქტიკულ სისქეს 20 მმ-მდე, 8 კვტ-იანი ლაზერებით მუშაობის დროს კიდევ
• Სპილენძი : სითბოს სწრაფი დისიპაცია მოითხოვს 15 კვტ-ზე მეტი სისტემებს 10 მმ-ზე მეტის საიმედო ჭრისთვის, ხოლო დამხმარე აირის ოპტიმიზაცია საკრიტიკო მნიშვნელობისაა

Მონაცემთა ანალიზი: 6 კვტ-იანი ბოჭკოვანი ლაზერები ეფექტურად კვეთს 25 მმ-მდე ნახშირბადის ფოლადს

Სამრეწველო მონაცემები ადასტურებს, რომ 6 კვტ-იანი ბოჭკოვანი ლაზერები საუკეთესო ეფექტურობას გვთავაზობს ფოლადის დამუშავებისთვის, დამუშავების 25 მმ ფილების 93%-იანი ენერგეტიკული ეფექტურობით 93% ენერგეტიკული ეფექტურობა cO₂ ლაზერების 78%-ის შედარებით. როგორც 2023 წლის მრეწველობის ლაზერულ ანგარიშშია ნათქვამი, ეს სიმძლავრის კლასი 40%-ით ამცირებს ერთი ჭრის ღირებულებას 8 კვტ-იანი სისტემების შედარებით, როდესაც მუშაობენ 25 მმ-მდე სისქის მასალებზე.

Ბოჭკოვანი ლაზერი წიმოგნებული CO2 ლაზერის : რომელი უკეთ უმკლავდება სქელ ლითონებს?

Სხივის ხარისხი და ფოკუსირების სიღრმე მეტალის სისქის მიმართ

Ბოჭკოვანი ლაზერების გამოსხივებული ტალღის სიგრძე დაახლოებით 1,06 მიკრომეტრია, რაც ფაქტობრივად ათჯერ ნაკლებია CO2 ლაზერების 10,6 მიკრომეტრთან შედარებით. ამ განსხვავების გამო, ბოჭკოვანი ლაზერები ქმნიან ბევრად პატარა ფოკალურ წერტილებს, რომლებიც მერყეობს 0,01-დან 0,03 მილიმეტრამდე, ისევე როგორც CO2 ტექნოლოგიის შემთხვევაში უფრო დიდი 0,15-დან 0,20 მილიმეტრამდე. რას ნიშნავს ეს პრაქტიკულად? ეს ნიშნავს იმდენად მაღალ ენერგიის სიხშირულობას, რომელიც მერყეობს 100-დან 300 მეგავატამდე კვადრატულ სანტიმეტრზე. ეს მნიშვნელობა ბევრად აღემატება CO2 ლაზერების მაქსიმალურ მაჩვენებელს, რომელიც არის 5-დან 20 მეგავატამდე კვადრატულ სანტიმეტრზე. ეს უფრო მაღალი კონცენტრაცია საშუალებას აძლევს ბოჭკოვან ლაზერებს უფრო ღრმად შეხვიონ მსხვილ მეტალის მასალებში. კიდევ ერთი მნიშვნელოვანი უპირატესობა ის არის, რომ ბოჭკოვანი ლაზერები შეძლებენ ფოკუსის სტაბილურად შენარჩუნებას ±0,5 მმ-ის შუაში, როდესაც მუშაობენ 30 მმ სისქის ფოლადის ფირფიტებზე. იმავე დროს, ტრადიციული CO2 ლაზერული სისტემები იწყებენ პრობლემების გამოცდილებას სხივის დივერგენციის და აირის დინების გამო წარმოქმნილი შეშლის მიმართ, როდესაც სისქე აღემატება დაახლოებით 15 მმ-ს.

Რატომ უპიროვნებენ ბოჭკოვანი ლაზერები CO2 ლაზერებს მაღალი სისქის აპლიკაციებში

Თანამედროვე 8–12 კვტ-იანი ბოჭკოვანი ლაზერები 30 მმ ნახშირბადის ფოლადის 0.8 მ/წთ სიჩქარით და ±0.1 მმ სიზუსტით იკვეთენ, რაც აღემატება შესაბამის CO2 სისტემების მაჩვენებლებს (0.3 მ/წთ და ±0.25 მმ დაშვებული გადახრა). ამ უპირატესობის სამი მიზეზი არსებობს:

1. Სიმძლავრის გადაცემის ეფექტურობა : ბოჭკოვანი ლაზერები ელექტროენერგიის 35–45% აქცევენ კვეთის ენერგიად, მაშინ როდე CO2 ლაზერების შემთხვევაში ეს მაჩვენებელი 8–12%-ია
2. Ტალღის სიგრძის შთანთქმა : 1.06 მიკრომეტრიანი სხივი 60–70%-მდე შთანთქმულია ფოლადში და ალუმინიუმში, მაშინ როდე CO2-ის შემთხვევაში ეს მაჩვენებელი 5–15%-ია
3. Გაზის მოხმარება : 25 მმ-ზე მეტი სისქის მქონე ლითონებზე ბოჭკოვანი სისტემები 40%-ით ნაკლებ დახმარებულ აირს იყენებენ უფრო ვიწრო კვეთის გამო

2024 წლის შედარებითმა შესწავლამ დადგინა, რომ 6 კვტ-იანი ბოჭკოვანი ლაზერები 20 მმ ნერგავი ფოლადის დამუშავების ხარჯებს $74/ტონა-მდე შეამცირეს CO2 ალტერნატივებთან შედარებით, რაც უფრო სწრაფ ციკლებსა და ნაკლებ აირის მოხმარებას უკავშირდება.

Ლითონის სპეციფიკური კვეთის ლიმიტები და გამოწვევები

Ლაზერული მეტალის დაჭრის შედეგები მნიშვნელოვნად განსხვავდება მასალის სპეციფიკური თვისებების გამო. ამ განსხვავებების გააზრება მნიშვნელოვანია მაღალი ხარისხის შედეგების მისაღებად სამრეწველო წარმოებაში.

Ნახშირბადის შემცველობის და უჟანგავი ფოლადი: სისქის საზომო მაჩვენებლები და ხაზის ხარისხი

Ბოჭკოვანი ლაზერებით შესაძლებელია ნახშირბადის შემცველობის ფოლადის დამუშავება 25 მმ-მდე, თუმცა 20 მმ-ზე მეტი სისქის შემთხვევაში ზედაპირის უმყარობა 35%-ით იზრდება, თუ არ არის ოპტიმიზებული აირის წნევა. უჟანგავი ფოლადი ინარჩუნებს სუფთა, ოქსიდაციის გარეშე ზედაპირს 30 მმ-მდე, ნიტროგენის დახმარებით — რაც საჭიროა საკვების და მედიკალური მოწყობილობების წარმოებისთვის.

Ალუმინი: ასახვის სირთულეები და პრაქტიკული სისქის ზღვრები

Ალუმინის მაღალი ასახვა ამცირებს ლაზერული ენერგიის შთანთქმას 30–40%-ით, რაც 8 კვტ-იანი სისტემების მიუხედავად 15 მმ-ზე მეტის ეკონომიურად დამუშავებას რთულად აქცევს. თუმცა, განვითარებული ბოჭკოვანი ლაზერები 1070 ნმ-იან ტალღის სიგრძეზე 6 მმ-იან ფოლადზე აღწევს 1,8 მ/წთ დაჭრის სიჩქარეს — 60%-ით უფრო მაღალი, ვიდრე CO₂-ის ალტერნატივები.

Სპილენძი და ლათუნი: მაღალი თერმული გამტარობის გადალახვა

Სადინრის სწრაფი თბოგამტარობა 5მმ ფილებში 0,25მმ კვეთის სიგანის შესანარჩუნებლად 6კვტ-იან ლაზერს მოითხოვს, რაც 50%-ით მეტ სიმძლავრის სიმჭიდროვეს მოითხოვს ფოლადთან შედარებით. ლათინი კარგად იძლევა პულსურ რეჟიმებს, ხოლო ახალგაზრდა გამოცდებმა აჩვენა 8მმ-იანი ნაჭრების 4,2 მ/წთ-ში ნაკადის ადაპტიური კონსტრუქციის გამოყენებით.

Ტიტანი: ზუსტი დაჭრა საშუალო სისქის შემთხვევაში

Ავიაკოსმოსის წარმოების მწარმოებლები ხშირად აღწევენ ±0,1მმ სიზუსტეს 15მმ ტიტანზე აზოტით დახმარებული 4კვტ-იანი ბოჭკოვანი ლაზერით, რაც უნაგვო ნაჭრებს იძლევა 1,5 მ/წთ სიჩქარით. 20მმ-ზე მეტი სისქის შემთხვევაში ხშირად მოითხოვება ჰიბრიდული ლაზერ-პლაზმური სისტემები ღირებულების ეფექტურობის შესანარჩუნებლად.

Დამხმარე აირებისა და დაჭრის პარამეტრების როლი სისქის შესრულებაში

Ჟანგბადი, აზოტი და ჰაერი: როგორ ზემოქმედებს დამხმარე აირები დაჭრის სიღრმესა და ხარისხზე

Სწორმა დამხმარე აირმა შეიძლება განსაზღვროს, რამდენად ღრმა იქნება კვეთა, რამდენად სწრაფად მოხდება ეს და რა ტიპის კიდეები დარჩება. ოქსიგენი მნიშვნელოვნად აჩქარებს პროცესს ნახშირბადის ფოლადის კვეთისას, რადგან იწვევს ცხელ ექსოთერმულ რეაქციებს, თუმცა ამასთან დარჩება დაჟანგული კიდეები, რომლებიც შემდგომ დამატებით დამუშავების საჭიროებას იწვევს. აზოტი სხვაგვარად მოქმედებს – ის მასალის გარშემო დამცავ ფარს ქმნის, რის გამოც უჟანგავი ფოლადისა და ალუმინის კვეთის შემდეგ ზედაპირი ძალიან სუფთად რჩება. თხელი ლისტების დამუშავებისას, სადაც ბიუჯეტი მთავარი მნიშვნელობა აქვს, შეკუმშული ჰაერი შეიძლება კარგი არჩევანი იყოს, მიუხედავად იმისა, რომ ის არ იძლევა იმდენად მახვილ კიდეებს, რამდენადაც სხვა ვარიანტები. ასევე არ უნდა დავავიწყდეთ აირის სისუფთავეც. უმეტესი საწარმო იზრდება მინიმუმ 99,97%-იანი სისუფთავის მქონე ოქსიგენის გამოყენებაზე, ან კიდევ უფრო მაღალი – 99,99% აზოტის გამოყენებაზე, თუ მათ სურთ, რომ კვეთის ხარისხი ყოველთვის მაღალი და ერთგვაროვანი იყოს.

Აირის არჩევანის კომპრომისები: სიჩქარე, ნაღალავი და მიღწევადი სისქე

Ოპერატორებმა უნდა შეიმუშაონ აირის არჩევანი და პროექტის მოთხოვნების შორის ბალანსი:

• Ჟანგბადი : აქტიურად ამაღლებს სიჩქარეს 25–40%-ით ნახშირბადის ფოლადისთვის ≈10მმ-ზე, მაგრამ იწვევს ნაღალაქების წარმოქმნას, რაც მოლოდინს საჭიროებს დამუშავების შემდეგ
• Აზოტი : შეამცირებს ნაღალაქების წარმოქმნას 70%-მდე ნაღმის მიმართულებებში, მაგრამ შეზღუდულია მაქსიმალური სისქე დაბალი სიმძლავრის დონეზე
• Ჰაერი : საშუალებას აძლევს სწრაფ დაჭრას (მაქსიმუმ 6 მ/წთ) 0.5–3მმ ალუმინისთვის, მაგრამ არსებობს თერმული დეფორმაციის რისკი

Გაჭრის ოპტიმიზაციისთვის განკუთვნილი სმარტული გაზის კონტროლის სისტემები მძიმე სექციებისთვის

Სახელმწიფო სისტემები ავტომატურად არეგულირებს გაზის წნევას (±0.2 ბარი სიზუსტით) და ნოზლის კონფიგურაციებს მასალის რეალურ დროში გამოვლენის საფუძველზე. 20–30მმ ფოლადის ფირფიტებზე, ეს სისტემები ინარჩუნებს ღარის მუდმივობას გაზის მოხმარების 18–22%-ით შემცირების პირობებში. ინტეგრირებული მონიტორინგი აკავებს ნაგავს რთული კონტურების დროს.

Გაჭრის სიჩქარის, სიზუსტის და სიმძლავრის სტაბილურობის დატევა სისქეების გასწვრივ

Თიხილების მუშაობისას ოპერატორებს საჭიროებისამებრ უნდა შეანელონ სიჩქარე. მაგალითად, 25 მმ ფოლადის დროს ჭრის სიჩქარე ჩვეულებრივ 0,8-დან 1,2 მეტრ წუთში უნდა იყოს, აზოტის წნევით 20-დან 25 ბარ-მდე. მეორე მხრივ, 1-დან 3 მმ-მდე სისქის თხელი ფოლადის ჭრისას საუკეთესო შედეგი იძლევა 8-დან 12 მეტრ წუთში სიჩქარით და 8-დან 12 ბარ-მდე ჟანგბადის წნევით. ასევე მნიშვნელოვანია ნოთისა და მასალის ზედაპირის შორის სწორი მანძილის დაცვა. 0,5-დან 1,2 მმ-მდე შუალედში შენარჩუნება ხელს უშლის არასასურველ ტურბულენტურობას და იცავს ძვირადღირებულ ოპტიკას, რაც აუცილებელია ±0,1 მმ ზუსტი დაშორების შესანარჩუნებლად. ახლახან ჩატარებულმა კვლევებმა, რომლებიც სხვადასხვა პარამეტრების შედეგზე გავლენას შეისწავლიდნენ, საინტერესო მონაცემები გამოავლინეს: მაღაზიებს შეუძლიათ აიღონ აირის ხარჯები დაახლოებით 30%-ით მხოლოდ გარკვეული პარამეტრების გასწორებით, ხოლო ჭრის ხარისხი მაინც დარჩეს მაღალი და შეესაბამებოდეს სპეციფიკაციებს.

Ხშირად დასმული კითხვები

Რამდენი მილიმეტრი სისქის ჭრა შეუძლია 3კვტ-იან ლაზერს?

3 კვტ-იანი ლაზერი ჩვეულებრივ შეძლებს დაჭრას დაახლოებით 12 მმ ნაღმის, თუმცა ეს შეიძლება განსხვავდებოდეს სხვადასხვა მასალის შემთხვევაში.

Რატომ უპირატესობენ აზოტს ჟანგბადზე ნაღმის ჭრისას?

Აზოტი უზრუნველყოფს ნაღმის ნაპრის გაწმენდას და ოქსიდაციის თავის დაცვას, რაც მნიშვნელოვანია საკვების და მედიკამენტების აპარატურის შემთხვევაში.

Როგორ влияют свойства материала на эффективность лазерной резки?

Ლაზერული ჭრის პროცესის ეფექტიანობაზე გავლენას ახდენს ლითონის თბოგამტარობა და დნობის ტემპერატურა. მაგალითად, ალუმინის ჭრისას საჭიროა მეტი ლაზერული სიმძლავრე მისი მაღალი არეკლითი უნარის გამო, ხოლო სპილენძი სწრაფად გააცივებს თბოს, რაც მოითხოვს უფრო მაღალ სიმძლავრეს ეფექტური ჭრისთვის.

Რატომ აღემატება ბოჭკოვანი ლაზერი CO2 ლაზერს სისქის მქონე ლითონების ჭრისას?

Ბოჭკოვან ლაზერებს ახასიათებთ უფრო ეფექტიანი სიმძლავრის გადაცემა, უფრო მაღალი ტალღის შთანთქმა და შემცირებული აირის მოხმარება, რაც უფრო ეფექტურს ხდის მათ სისქის მქონე ლითონების ჭრისას.

Რა როლი აქვს დამხმარე აირებს ლაზერულ ჭრაში?

Ჟანგბადისა და აზოტის მსგავსი დახმარე აირები ზეგავლენას ახდენენ ჭრის სიჩქარეზე, სიღრმეზე და წიბურის ხარისხზე. ჟანგბადი აჩქარებს ნახშირბადის ფოლადის დაჭრას, მაგრამ შეიძლება გამოიწვიოს წიბურის დაჟანგვა, ხოლო აზოტი უზრუნველყოფს უფრო სუფთა ჭრას ნერგავი ფოლადისა და ალუმინის შემთხვევაში.