Түтік материалдарына байланысты лазерлік кесу машиналарын қалай таңдау керек?

Материалдардың үйлесімділігі және оның әсері Түтікті лазерлік кесу өнімділігі

Лазерлік түтік кесуге үйлесімді жиі кездесетін түтік материалдары (нержавейкалық болат, алюминий, мырыш, мыс, титан)

Талшықты лазерлі кескіштер бестеу негізгі металл түрлерімен өте жақсы жұмыс істейді. Еңбектік қолданыста коррозияға төзімді болғандықтан, гильзиялық болат кеңінен пайдаланылады. Ұшақтар мен ғарыш аппараттары үшін жеңіл бөлшектер жасау үшін алюминий танымал. Кейде түсті детальдарда немесе ғимараттардың безендіру элементтерінде қолданылатын мырыш-мыс қоспасы (латунь) кездеседі. Электр сымдары мен құбырлар үшін мыс ыңғайлы, ал медициналық құрылғыларда беріктік маңызды болғандықтан, титан жиі қолданылады. Осындай заманауи лазерлік жүйелер 25 мм қалыңдықтағы болат пластинкаларды және шойын емес металдарды шамамен 15 мм қалыңдыққа дейін кесе алады. Машиналар ±0,1 мм дәлдікті сақтайды, бұл салмақ көтеретін немесе аққынсыз тығыз жабылатын бөлшектерді жасаған кезде үлкен айырмашылық жасайды.

Материал құрамының кесу сапасы мен өңдеу тиімділігіне әсері

Материалдардың химиялық құрамы лазерлі кесу процестері кезінде олардың лазерлермен әрекеттесуіне үлкен әсер етеді. Мысалы, болаттың хромының мөлшері кесу кезінде азоттың көмегін қажет етеді, себебі бұл артық оксидті қабаттардың пайда болуын болдырмау үшін қажет. Алюминий басқа да қиындықтарға ие, оның жоғары жылу өткізгіштігі (шамамен 237 Вт/мК) балқыған аймақты тиімді басқару үшін импульсті лазер қолдануды қажет етеді. Мыс немесе мырыш-мырыш қорытпаларымен жұмыс істегенде операторлар жұқа парақтар үшін оттегі жақсы жұмыс істейтінін, ал қалың материалдар үшін қысылған ауа одан да жақсы болатынын байқайды. Бұл цехтағы техниктер лазерлі кесу операцияларын баптағанда ескеретін негізгі факторлардың бірнешеуі ғана.

Болаттағы көміртегінің мөлшері шетінің қаттылығын арттырады, бірақ энергияны жұту талаптарының артуына байланысты орташа болатпен салыстырғанда кесу жылдамдығын 18—22% төмендетеді.

Түсті металлдардағы жылу өткізгіштік пен шағылдыру қиындықтары

Алюминий жылуын тез жоғалтады, бұл болатқа қарағанда тұрақты кесу енін сақтау үшін аудандың бірлігіне 15-20 пайызға көбірек қуат қажет екенін білдіреді. Мыспен жұмыс істегенде тағы бір мәселе туындайды. Талшықты лазерлердің 1 микрометрлік толқын ұзындығының шамамен 85-90 пайызын мыс кері шағылыстырады. Бұл оптикалық компоненттерге зақым келтіруі мүмкін болатын шағылысқан сәулелермен қатар күйзелтіретін мәселелер туғызады. Осы қауіптерді болдырмау үшін көптеген цехтар бұл қауіптерді азайтуға арналған арнайы сәуле беру жүйелеріне инвестиция салады. Ал титан оттегі әсерінен қатты қызады. Бұл реакцияға байланысты өнеркәсіп өздерін күтпейтін жерден от алуын болдырмау үшін инертті газдардың арнайы қоспаларын қолдануға мәжбүр.

Неліктен мыс пен қола сияқты жоғары дәрежеде шағылыстыратын материалдар талшықты лазерлік жүйелер үшін қауіпті?

Жарықты жақсы шағылдыратын мыс пен қола сияқты металдар лазерлік энергияның 65-75 пайызын оптикалық жүйеге қайтарып шағылдыруы мүмкін. Бұл резонаторлар мен колллиматорлар сияқты жабдықтар үшін нақты мәселелер туғызады. Өткен жылы Ponemon жүргізген зерттеу бойынша, осындай зақымдарды жөндеуге шамамен 740 000 доллар кетеді. 30% астам цинк құрамаған қола осы шағылу көрсеткішін әдетте 45-50% аралығында болатын жұмыс істеуге ыңғайлы деңгейге дейін төмендетеді. Таза мысты өңдеу әдетте әдеттегі CO2 лазерлерін қажет етеді, бірақ соңғы кездері біраз жаңалықтар пайда болды. 1070 нм толқын ұзындығында жұмыс істейтін және арнайы бұрышталған сәулелері бар талшықты лазерлер мыстың 2-5 мм қалыңдықтағы парақтарын кесе алады және бұл кезде дәстүрлі CO2 жүйелерінің энергия шығынының тек 15% ғана пайдаланылады. Бұл операциялық шығындар үшін үлкен айырмашылық жасайды.

Лазерлік қуатты түбір материалдары мен қалыңдық талаптарына сәйкестендіру

Металл түрі мен қабырға қалыңдығына негізделген лазерлік ваттты таңдау

Лазерлік қуаттың дұрыс таңдауы негізінен қандай материалмен жұмыс істейтінімізге және осы қабырғалардың қаншалықты жуандығына байланысты. Мысалы, 5 мм-ден аспайтын жұқа болаттан жасалған түтіктермен жұмыс істегенде, көбінесе 3-4 кВт шақты талшықты лазерлер жұмысты жақсы орындайды. Алайда, 10 мм көміртегілі болат сияқты қалың материалдарды қарастырған кезде жағдай өзгереді, мұнда операторлар 2024 жылғы JQ Laser-дің соңғы нұсқауына сәйкес қию жылдамдығын минутына 2 метрден жоғары ұстау үшін кем дегенде 6 кВт қуат қажет болады. Ал мыс пен титан сияқты жоғары электр өткізгіштігі бар материалдардың өздері қиынырақ — бұлар энергияны көп тұтынатындықтан, өндірушілер профильдің қалыңдығы 6 мм-ден асқан кезде әдетте 8-12 кВт аралығындағы жүйелерді қолдануды ұсынады.

Көміртегілі және гильотиналық болат түтіктер үшін оптималды параметрлер

Көміртегі болат лазерлік энергияға болжанғандай жауап береді, ол 3—4 кВт-та тиімді кесуге мүмкіндік береді. Керісінше, ерітіндісіз болат қабырға сапасын сақтау үшін азоттық қорғаныс пен 10—15% жоғары қуатты пайдалануды қажет етеді. 2024 жылғы зерттеу 5 мм ерітіндісіз болатты 4 кВт шаңырақты лазермен кескенде шетінің тегістігі 98,5% құрады, ал 3 кВт жүйелері тек 92% нәтиже көрсетті.

Қалың қабырғалы титан мен мыс профилдері үшін жоғары қуат қажет

Титанның балқу температурасының жоғары болуы (шамамен 1668 градус Цельсий) және мыстың шағылдырғыш сипаттамасы көбінесе 6 миллиметрден астам қабырға қалыңдығымен жұмыс істегенде 8-ден 12 киловатқа дейінгі талап етілетін сәулелі лазерлер немесе гибридті лазерлік доғалы пісіру орнатылымдарын қажет етеді. Соңғы үлгідегі сәулелі лазерлердің кейбірлері оптикалық бөлшектерге зиян келтірмей-ақ, тек 6 кВт қуат деңгейінде 8 мм қалыңдықтағы мыс пластинкаларды кесуді басқара алады, бірақ Feijiu Laser стандарттарына сәйкес көптеген өндірушілер әлі де 10 мм немесе одан да қалың материалдар үшін көне CO2 лазерлерін қолдануды жалғастырып отыр. Сондай-ақ, кесу операциялары кезінде азот газын қолдану осы қиын металлдарда иілулердің алдын алу және тоспаған тот басуды болдырмау үшін үлкен маңызы бар.

Сәулелі лазер мен CO2 лазер: Материалыңызға сәйкес технологияны таңдау

Белгісіз болат, алюминий және мырыш құбырлар үшін сәулелі лазерлердің артықшылықтары

Нержавайық болат, алюминий және автомобиль бөлшектері мен ұшақ компоненттерінде кеңінен қолданылатын орташа сапалы мыс құбырлар сияқты металдармен жұмыс істеген кезде талшықты лазерлер басқа нұсқаларға қарағанда тікелей жоғарырақ нәтиже көрсетеді. Бұл жүйелер 20 мм қалыңдықтағы материалдар үшін 0,1 мм дәлдікке жетуі мүмкін, бұл өте елеулі көрсеткіш. Сонымен қатар, талшықты лазерлер көбінесе дәстүрлі CO2 жүйелеріне қарағанда шамамен 30 пайызға тезірек жұмыс істейді және пайдалану кезінде азот газын 20-ден 30 пайызға дейін аз қажет етеді. Алайда, ерекше назар аударатын нәрсе — бұл 1,064 нм толқын ұзындығы, ол аспаптық қосылыстар сияқты сезімтал мыс бөлшектеріндегі жылу зақымдануын азайтады. Бұл өндірушілерге ескі технологияларға тән бүлінулер мен деформацияларсыз жақсырақ өлшемді тұрақтылық алуға мүмкіндік береді.

Мыс пен мырыш сияқты жоғары дәрежеде шағылдыратын материалдардағы CO2 лазерінің тиімділігі

15 мм-ден қалың мыс немесе жез түтіктермен жұмыс істегенде, көбінесе кәсіби мамандар 10,6 микрометрлік толқын ұзындығына ие болғандықтан CO2 лазерлерін таңдайды. Бұл толқын ұзындықтары талшықты лазерлерге қарағанда көбірек шағылыспайды, сондықтан олар мұндай жұмыс үшін әлдеқайда тиімді болып табылады. Зерттеулер CO2 лазерлік жүйелерінің 25 мм қалыңдықтағы жездің өзінде де плюс-минус 0,15 мм дәлдікті сақтай алатынын көрсетті. Олар әр секунд сайын шамамен 2,5 метр жылдамдықпен кеседі, сонымен қатар процестің барысында кері шағылу себебінен зақымдану мүмкіндігі толығымен болмауы мүмкін, бұл әртүрлі жылулық өңдеу сынақтарында расталды. Осы сенімді жұмыс істеуіне байланысты CO2 лазерлері электр құрылғыларының жасалуы мен теңіз инженериясы сияқты дәлдік ең маңызды болып табылатын маңызды қолдануларда кеңінен қолданылады.

Энергияны пайдалану тиімділігі, техникалық қызмет көрсету және жұмыс шығындары: Талшықты және CO2-ті салыстыру

Талшықты лазерлер CO— моделдеріне қарағанда (NMLaser 2024) 50% дейін аз энергия пайдаланады, ал олардың қызмет көрсету құны сағатына $0.08 құрайды, ал CO— жүйелері үшін бұл көрсеткіш сағатына $0.18. Олардың қатты денелі конструкциясы айналар мен резонатор газдарын жояды, бұл тоқтап қалулар мен жұмсалатын материалдарға деген қажеттілікті азайтады.

Мифты жою: Таза мыс түтіктерін талшықты лазермен қауіпсіз кесуге бола ма?

Бұрынғы кезде талшықты лазерлер үшін мыс негізінен пайдаланылмады, себебі 1 микрондық толқын ұзындығында оның шағылдыру қабілеті 98% құрады. Бірақ соңғы кезде жағдайлар едәуір өзгерді. Жаңа лазерлік жүйелер импульсті басқару, арнайы шағылдырудың алдын алу үшін беттік қаптамалар мен тіпті таза мыс пластиналарды 10 мм қалыңдыққа дейін 1,8 метр/минут жылдамдықпен кесуге мүмкіндік беретін бұрышталған сәулелер сияқты әртүрлі заманауи технологиялармен жабдықталған. Өзі кесілген жерлер де өте дәл болып келеді, ені 0,3 мм-ден аспайды. Өткен жылы жүргізілген кейбір зерттеулер бойынша, бұл жаңартулар бұрынғыдан шағылып қайтарылатын сәулеленудің проблемасын 90%-ға жуық төмендеткен. Бұл жаңалық HVAC, жартылай өткізгіштер және электр беру сияқты салалардың мыспен жұмыс істеу үшін көне CO2 лазерлік технологиясына толығымен сүйенуінің қажетінсіздігін білдіреді.

Жиі қойылатын сұрақтар

Түтікті лазерлік кесуге қандай материалдар сәйкес келеді?

Түтікті лазерлік кесуге жиі қолданылатын материалдарға нержавейка болат, алюминий, қола, мыс және титан жатады.

Материал құрамы лазерлік кесуді қалай әсер етеді?

Материал құрамы жылу өткізгіштігі мен шағылдыру қабілетіне әсер ету арқылы лазерлік кесуді әсер етеді, бұл кесу сапасы мен өңдеу тиімділігінде маңызды рөл атқарады.

Неліктен талшықты лазерлер белгілі бір металдар үшін үйлестіріледі?

Талшықты лазерлер нержелі болат пен алюминий сияқты металдарда дәлдігі, жылдамдығы және дәстүрлі CO2 лазерлік орнатымдармен салыстырғанда төмен энергия тұтынуы себебінен үйлестіріледі.

Жоғары шағылдырушы материалдармен талшықты лазерлер қандай қиындықтарға тап болады?

Мыс сияқты жоғары шағылдырушы материалдар лазерлік энергияның үлкен бөлігін жүйеге кері шағылдырып, жабдыққа зақым келтіруі мүмкін. Осындай қиындықтарды шешу үшін арнайы жүйелер қажет.

Мыс пен мырыш үшін CO2 лазерлерінің артықшылықтары қандай?

CO2 лазерлері кері шағылдыруды азайтып, дәлдікті сақтау үшін олардың толқын ұзындығына байланысты қалың мыс пен мырышты кесу үшін тиімді.