Борындағы лазер жіберу машиналарындағы инновациялар: Сізге білу қажетті не

Түтін мен құбырларды өңдеудегі лазерлік кесу машиналарының дамуы

CO2-ден талшықты лазерге: технологиялық секіріс Түтік лазерлі кесетін машиналар

CO2-ден талшықты лазерлерге ауысу металды кесуде өндірістер не істей алатынын кардамалап өзгертті. Бірнеше жыл бойы CO2 лазерлер 2013 жыл шамасына дейін түтік өңдеуде басым болды. Алайда, қазіргі уақытта талшықты лазерлер өткен жылғы Industrial Laser Report деректеріне сәйкес ескі моделдермен салыстырғанда шамамен 30 пайызға жылдамдық артық және энергия тұтынуы жартысына жуық үлкен орын алады. Шынымен маңыздысы - бұл жаңа жүйелер күрделі материалдармен қалай жұмыс істейтіндігі. Алюминий мен мыс CO2 жабдықтары үшін кесу кезінде тұрақсыздық туғызатын кезде қиын жағдайлар болатын. Соңғы ұрпақ талшықты лазерлі түтік кесетін жабдықтар сәуле сапасын шамамен 98% тұрақтылық деңгейінде ұстайды, яғни өндірушілер тек таза кесімдер алмай, сонымен қатар көбінесе 0,2 мм дәлдік шегінде күрделі түтік пішіндерін әлдеқайда жақсы бақылай алады.

Металл үшін лазерлік кесу машинасының дамуындағы негізгі кезеңдер

• 2015: Алғашқы 10 кВт талшықты лазерлік жүйелер сериялық өндіріске кірді
• 2018: Жасанды интеллект көмегімен соқтығысудан сақтану жүйелері станоктардың жұмыс істемеу уақытын 62% қысқартады
• 2021: 3D лазерлік кесу басы бір мезгілде көп осьті түтік өңдеуге мүмкіндік береді
• 2024: Гибридті лазер/плазма жүйелері 80 мм қалыңдықтағы көміртегі болатын 1,2 м/мин жылдамдықпен кеседі

Бұл инновациялар лазерлік кесу машиналарын шектеулі қолданыстағы құралдардан негізгі өндірістік активтерге айналдырды және әлемдік қолданылу қарқыны жыл сайын 19% 2020 жылдан бастап өсуде.

Қуат пен жылдамдықтың өсуінің өнеркәсіптік өнімділікке әсері

Талшықты лазерлер өткен онжылдықта қуаты бойынша үлкен секіріс жасады, 2015 жылы шамамен 4 кВт болған жүйелер бүгінгі таңда елеулі 20 кВт моделдерге дейін жетті. Бұл деңгейдегі қуат өсуі аустенитті болаттан жасалған құбырларды кесу уақытын өнеркәсіптік есеп берулерге сәйкес жуық шамамен үш есе қысқартты. Автоматтандырылған материалдарды тасымалдау жүйелерімен жұптастырылған кезде, қазіргі заманғы металды лазерлік кесу машиналары шамамен 92% жұмыс істеу тиімділігіне ие, бұл ескі жабдықтардың қол жеткізе алған нәтижесінен жуық 30% жақсырақ. Жоғары қуат пен жылдамдықтың үйлесімі зауыттардың сапаға әсер етпей-ақ сағатына 150-ден астам құбыр бөлшектерін шығаруына мүмкіндік береді. Бұл жабдықтар ±0,1 мм дәлдікті сақтайды, сондықтан соңғы өнім дәстүрлі әдістермен жасалған өнімдермен салыстырғанда сапасы бірдей, бірақ екі есе тез дайындалады.

Өте Жоғары Қуатты Талшықты Лазерлер мен Дәл Кесу Өнімділігі

Құбырлар мен Түтіктерді Кесудегі Өте Жоғары Қуатты Талшықты Лазерлер: Мүмкіндіктері мен Артықшылықтары

6-дан 12 кВт-қа дейінгі ең соңғы ұршықты талшықты лазерлердің жаңа буыны алдыңғы нұсқаларымен салыстырғанда материалдарды жуық шамамен 40% жылдам қия алады және осы уақытта да 0,1 мм-ге дейінгі қатаң допусстарды сақтап тұрады. Бұл оларды 30 мм қалыңдықтағы материалдарды сапасызданбай өңдеуге қабілетті етеді. Шынымен де, бұл жүйелердің ерекшелігі – олардың сенімділігі. Өнеркәсіптік қондырғылар 99% жұмыс істеу уақытын хабарлайды, себебі олар CO₂ лазерлерінің қажет ететін газ тұтынатын компоненттеріне тәуелді болмастан, қатты денелі компоненттерден жасалған. 2024 жылы жарияланған соңғы зерттеулер де қатты әсер қалдырды. 25 мм көміртегі болатын құбырларға сынақ жүргізілгенде, 12 кВт модельдері 0,8 мм кесу енімен минутына 40 дюйм (101,6 см) жылдамдықпен кесу қабілетін көрсетті. Бұл стандартты плазмалық кесуге қарағанда материалдың шамамен 30% азырақ шығындалуын білдіреді және қоспаларды азайту мен шығындарды төмендету мақсатында өндірушілер үшін үлкен маңызға ие.

Құбырларды кесу үшін Талшықты лазер мен CO₂ лазер: Өнімділікті салыстыру

Талшықты лазерлер CO₂ жүйелерінен критериалдық көрсеткіштер бойынша тиімдірек:

2023 жылғы Индустриялық лазер туралы есепте талшықты лазерлердің төменгі электр энергиясын пайдалануы мен көмекші газға деген талаптардың азаюы арқасында сағатына 42 долларға жұмыс істеу құнын төмендететіні көрсетілген.

Трубаларды лазермен кесу машинасының жұмысында ±0,1 мм дәлдікті қол жеткізу

Дамыған сызықтық қозғалтқыштар мен нақты уақытта температураны түзету жүйелері CNC өңдеу орындарына теңестірілетін орын ауыстыру дәлдігін қамтамасыз етеді. Біріктірілген көру жүйелері материал бетінің ±1,5 мм-ге дейінгі ауытқуларын автоматты түрде түзетеді және сериялық өндірістегі тұрақты кесу сапасын қамтамасыз етеді.

Қазіргі заманғы лазерлік технологияны қолданып қабырғасы қалың трубаларды дәл кесу

Жоғары жарықтылықты талшықты лазерлер 30 мм болаттан жасалған құбырларды 1,2 м/мин жылдамдықпен кесуді сақтайды және фаскалы кесілген бөліктерде <0,5° бұрыштық ауытқуға жетеді. Бұл бұрын бірнеше өңдеу операцияларын қажет ететін қалың қабырғалы құбырларды бір өтуде өңдеуге мүмкіндік береді.

Жоғары дәлдікті кесу арқылы материалдардың жоғалуын азайту

Түтік өңдеу қолданыстарында тиімді орналастыру алгоритмдері мен 50 мкм қайталанғыштық өңдеуші материалдардың шығынын 22% азайтады. Талшықты лазерлерге тән 0,3–0,8 мм тең жіңішке кесу жолақтары Inconel және титан сияқты қымбат қорытпалардағы бағалы материалдарды сақтайды.

Лазерлік кесу жүйелеріндегі автоматтандыру, жасанды интеллект және Industry 4.0 интеграциясы

Ең жоғары тиімділік үшін жасанды интеллект негізіндегі кесу траекторияларының оптимизациялануы

Бүгінгі лазерлік кесу құрал-жабдығы сызбаларды оқу үшін жасанды интеллектіні пайдаланады және қандай материалдармен жұмыс істейтінін түсінеді, содан кейін мүмкіндігінше ең жақсы кесу маршруттарын өзі құрады. Осындай ақылды жүйелер өңдеу уақытын 25 пайызға дейін қысқартуға және бөлшектерді жұмбақтегідей бір-біріне тиімді түрде орналастыру арқылы қалдықтарды минимум деңгейде ұстауға көмектеседі. Бұл машиналарды басқаратын бағдарламалық жабдық металдың әртүрлі бөліктерінің қалыңдығына қарай қуат деңгейлерін үнемі реттеп отырады, сондықтан таза және дәл кесулер болат, алюминий парақтары немесе қиын титан түтіктерімен жұмыс істеген кезде де сақталады. Мұндай ақылды маршруттау арқылы өндірушілер 0,2 миллиметр шамасындағы дәлдікпен күрделі пішіндерді өңдей алады, яғни өнімдер жылдам шығады және зауыттар нақты электр энергиясының шығынын да үнемдейді.

CAD/САМ бағдарламалық жабдықпен интеграциясы дизайннан кесуге дейінгі үздіксіз жұмыс үдерісін қамтамасыз етеді

Қазіргі заманғы лазерлік кесу жүйелері CAD/CAM бағдарламалық жабдығымен үйлесімді жұмыс істейді, бұл көптеген цехтар бұрын бастан өткерген қолмен бағдарламалаудың барлық қажеттілігін жояды. Күрделі 3D түтік пішіндерін өңдеген кезде, осындай машиналар компьютерлік модельден шын мәніндегі кесілген бөлшектерге дейін шамамен 15 минут ішінде өте алады. Бұрын осындай орнату төрт сағат немесе одан да көп уақыт алған. Борттық бағдарламалық жабдық векторлық суреттерді дұрыс машиналық кодқа айналдыру арқылы барлық негізгі жұмысты атқарады, сонымен қатар күрделі көп осьті кесуде бөлшектердің соқтығысуы мүмкін болатын орындарды алдын ала анықтайды. Сонымен қатар, нақты уақытта жұмыс істейтін симуляторлар тестік жұмыстардың шамамен 90%-ын қысқартады. Аэроғарыш сияқты өнеркәсіптерде (әсіресе қымбат титанмен жұмыс істегенде) бірінші рет дұрыс орындау маңызды болғандықтан, мұндай дәлдік ұзақ мерзімді тұрғыдан уақыт пен ақшаны үнемдейді.

IoT және Industry 4.0 технологиялары арқылы нақты уақытта процесті бақылау

Өндіріс 4.0 стандарттарына сәйкес жұмыс істейтін заманауи лазерлік кесу қондырғыларында шын мәнінде бір уақытта 15-тен астам әр түрлі жұмыс көрсеткіштерін бақылайтын IoT датчиктері бар. Мысалы, сопло қаншалықты қызады, газ қандай қысымда жұмыс істейді және лазерлік сәуле дұрыс тураланып тұр ма, осылардың бәрі үнемі бақыланып отырады. Бұл бұлттық жүйелер нақты уақыттағы деректерді өткен кезеңдегі жұмыс нәтижелерімен салыстырып, кесудегі ауытқу ±0,15 мм-ден асса автоматты түрде өзін-өзі реттейді. Өткен жылы жүргізілген кейбір зерттеулер бұл түрдегі бақылау жүйесін қолданатын зауыттардың еңгізбе детальдар (мысалы, автомобильдің шығару жүйесі) дайындау сапасының алғашқы өту нәтижесі ескі жабдықтардағы шамамен 82%-дан 98,7%-ге дейін өскенін көрсетті. Сонымен қатар, үнемделген сағаттарды да елемеуге болмайды. Деректердің үздіксіз түсуі арқасында техниктер енді проблемаларды қашықтан шеше алады, бұл өнеркәсіптік есептеулерге сәйкес смена ауысымы кезіндегі тоқтап тұру уақытын шамамен үштен екіге дейін қысқартады.

Лазерлік кесуде ЖИ және Интернет заттарының интеграциясы арқылы болжауыш техникалық қызмет көрсету

Лазерлік кескіштердің вибрациясын, уақыт өте жұмсайтын энергия мөлшерін және оптикалық бөлшектердің тозу белгілерін қарастырған кезде, жасанды интеллект олардың істен шығуына дейін 200 сағатқа дейін алдын ала лазерлік кескіштердегі ақауларды анықтай алады. Автомобиль жасау зауыттары жақында осы технологияны қолдана бастады және нәтижесінде өндірісте күтпеген тоқтаулар шамамен 40 пайызға азайды, себебі жұмысшыларға бірдеңе назар аударуды қажет ететіні туралы хабарлама келеді. Бұл ақылды жүйелер мыңдаған (нақты айтқанда, 12 000-нан астам) бұрынғы жөндеу жағдайларын тексеріп, қай бөлшектерді бірінші болып ауыстыру керектігін анықтайды. Шойын болатпен көп жұмыс істейтін цехтар үшін бұл қымбат кесу басының бұрынғыдан шамамен 30 пайызға ұзақ жұмыс істеуін білдіреді. Сонымен қатар, бұл өндірістің экономикалық тиімділігін де ұмытпау керек. Зауыттар жұмыс өнімділігін төмендетпей-ақ әр машина басына жылына шамамен 18 000 доллар жөндеу шығындарын үнемдейді. Ең бастысы, медициналық имплантаттарды үзіліссіз дайындау қажет болған кезеңдерде өндіріс жұмысы 99,3 пайызға жуық уақыт бойы үздіксіз жүре береді.

Лазерлік кесу машиналарының материалдарға деген кеңістігі және әртүрлі салаларда қолданылуы

Әртүрлі материалдарды кесу: Гильзиялық болат, алюминий, көміртекті болат, титан

Қазіргі лазерлік кесу машиналары 30 мм-ге дейінгі болаттан жасалған, әуежаңдық өнеркәсіпте кеңінен қолданылатын әртүрлі алюминий қорытпаларын, құрылыс жобаларының барлық кезеңдерінде кездесетін көміртегі болатын, сондай-ақ медициналық имплантаттар жасау үшін өте танымал титан сияқты металдармен ерекше дәлдікпен жұмыс істейді. Материалдар ғылымы журналдарында келтірілген, өткен жылы жарияланған зерттеулерге сәйкес, талшықты лазерлер кесуден кейін пайда болатын өте жұқа шелектерді ескі әдістермен салыстырғанда шамамен 35 пайызға кемітеді. Бұл жылу зақымына сезімтал металдармен жұмыс істегенде әсіресе жақсы нәтиже береді. Зауыт иелері үшін операцияларды ыңғайлау мақсатында осындай машиналар әртүрлі тапсырыстарда сапалы кесілістерді сақтау және өндіріс жылдамдығын тұрақты ұстау мүмкіндігін береді және бір металл түрінен екіншісіне өте жеңіл ауысуды қамтамасыз етеді.

Күрделі түтік пішіндерінде қажетке лайықтандыру мен дизайн икемділігі

Қазіргі кезде лазерлік жүйелер металдан жасалған түтіктерге соңғы кездері жиі кездесетін алтыбұрышты өрнектер мен қисық сызықтар сияқты күрделі пішіндерді кесуге мүмкіндік береді. Осындай түтіктердің қабырғалары қалың болуы мүмкін, кейде шамамен 25 мм-ге дейін жетеді. Бағдарламалық жағынан алғанда, заманауи жүйелер инженерлердің тапсырыс бойынша жұмыстар үшін кесу параметрлерін он минуттан кем уақыт ішінде реттеуіне мүмкіндік береді. Бұл стандартты өндірістік әдістермен жасау мүмкін емес бір даналық конструкциялық бөлшектерді қажет ететін архитектуралық дизайн сияқты салалар үшін өте маңызды. Мысалы, XYZ Manufacturing компаниясы әдеттегіден тыс пішінді және бұрышталған түтіктерді өңдеуде жасанды интеллект негізіндегі кесу маршруттарына өткеннен кейін тәжірибелік үлгілерді өндіруге кететін шығындарын шамамен 40 пайызға қысқартты.

Автомобиль өндірісін автоматтандырылған түтік лазерімен кесу арқылы түрлендіру

Қазір көптеген автомобиль зауыттары шығару жүйелерін, ролл-торба мен гидравликалық желілерді жасау үшін автоматтандырылған түтік лазерлі кесуді қолдануды бастады. Осындай машиналар циклды 90 секундтан аз уақыт ішінде аяқтай алады, бұл өте елеулі нәтиже. Бір ірі электромобиль компаниясы 6 кВт-тық талшықты лазерлерге өткеннен кейін шасси бөлшектерін өндіруді шамамен 60% арттырды. Бұл жүйелер әртүрлі материалдарда да жұмыс істейді – бір ғана орнатымда 2 мм алюминий түтіктерін де, қалыңдығы 8 мм болатын көміртегі болат пышақтарын да өңдей алады. Мұндай көпфункционалдылық әртүрлі компоненттердің сапасын тұрақты ұстаумен қатар уақыт пен ақшаны үнемдейді.

Жоғары дәлдікті лазерлі кесуді талап ететін әуежаңғы және медициналық қолданыстар

Әуе-ғарыш саласы ±0,1 мм лазерлі кесілген титан отын желілері мен композиттік ауа рама бекітпелеріне сүйенеді, ал медициналық құрылғылар жасаушылар 50 мкм дәлдікпен стенттер жасау үшін ультра тез лазерлерді пайдаланады. Әуе-ғарыш өндірісінің есебінде ұшақтың гидравликалық компоненттерінің 92% қазір лазерлі кесілген титан қорытпаларын қолданып, CNC-өңделген бөлшектермен салыстырғанда жинақтау қателерін 27% азайтады.

Құрылыс пен Энергетика саласының берік түтік лазерлік шешімдерін қабылдауы

Теңіз мұнай платформалары мен ядролық қорғау құрылымдарында қолданылатын, қабырғалары қалың болат түтіктер (диаметрі 300 мм-ге дейін жетеді) қазіргі уақытта 12 кВт лазерлермен кесілуде, бұл өнеркәсіптік сипаттамалар бойынша шамамен 98% дәлдікпен түзу кесуге мүмкіндік береді. Нақтырақ айтқанда, қысымды ортада пісіру кезінде қауіпсіздік пен тиімділік үшін түйістіру саңылаулары жарты миллиметрден кем болуы керек, осы талаптарды ескерсек, лазерлік кесу технологиясына энергетикалық инфрақұрылым секторында 2020 және 2023 жылдар арасында MarketsandMarkets деректері бойынша жылдық 19% өсу көрсеткішімен кеңінен қолдану тиімділігі түсінікті.

Лазерлік кесу машиналары туралы ЖИҚ

CO2-ден талшықты лазерлерге ауысудың негізгі артықшылығы қандай?

Негізгі артықшылықтарға кесу жылдамдығының артуы, электр энергиясының тұтынымының азаюы және мыс пен алюминий сияқты қиын материалдармен жұмыс істеудің жақсаруы жатады.

Лазерлік кесу машиналары өнімділікті қалай арттырды?

Қуаты мен жылдамдығы артқан сайын заманауи лазерлі кесу қондырғылары өнеркәсіптегі бөлшектерді тиімдірек, дәлірек және қалдықсыз өндіреді, бұл жалпы өнімділікті арттырады.

Неліктен шаңырақты лазерлер CO2 лазерлеріне қарағанда сенімдірек?

Шаңырақты лазерлер қатты денелі компоненттерді пайдаланады және CO2 лазерлерінің қажет ететін газ тұтынатын материалдарына тәуелді болмайды, сондықтан олардың сенімділігі жоғары және техникалық қызмет көрсету қажеттілігі төмен.

Қай салалар шаңырақты лазерлік технологиядан ең көп пайда көреді?

Әуе-кеме, автомобиль, медициналық, құрылыс және энергетика салалары лазерлік технологияның дәлдігі, жылдамдығы мен материалдарға бейімділігіне байланысты маңызды пайда көреді.

Жасанды интеллект пен Интернет заттары лазерлі кесу қондырғыларын қалай жақсартады?

Жасанды интеллект кесу траекторияларын және алдын ала техникалық қызмет көрсетуді оптимизациялайды, ал Интернет заттары нақты уақытта бақылау мен түзетулер енгізуге мүмкіндік береді, нәтижесінде тиімділік артады және тоқтап тұру уақыты азаяды.