Металл лазерлік кесу машинасы қандай металл қалыңдығын өңдей алады?

Металды түсіну Лазерлік кесу машинасы Қалыңдық мүмкіндіктері

Металдар үшін лазерлік кесу машинасының қалыңдық мүмкіндіктері: шолу

Қазіргі заманның көпшілік метал лазерлі кесу машиналары шамамен жарты миллиметрден 40 мм-ге дейінгі қалыңдықтағы материалдармен жұмыс істейді, бірақ нәтижелер қандай металл туралы сөз болып отырғанына және лазердің қаншалықты қуатты екеніне байланысты. Негізгі 3 кВт модельдері шамамен 12 мм шойын болатты кесе алады, ал 12 кВт және одан жоғары қуатты өнеркәсіптік деңгейдегі жүйелер 35 мм көміртегі болатын кесе бастайды, бірақ олар үшін жылдамдықты қатты төмендету қажет. Бұл кең мүмкіндіктерге байланысты лазерлі кесу 1-3 мм қалыңдықтағы жұқа автомобиль корпус панельдерінен бастап, әдетте 15-25 мм қалыңдықтағы ауыр машиналардағы үлкен бөлшектерге дейінгі барлық нәрсе үшін тиімді болып табылады.

Жиі қолданылатын металдар үшін типтік максималды және минималды қалыңдық диапазоны

Мәліметтер талшықты лазерлік жүйелерге (2–8 кВт) сәйкес келеді

Материал қасиеттері лазерлік кесудің өнімділігіне қалай әсер етеді

Металдың жылу өткізгіштігі мен балқу температурасы оны кесу тиімділігіне үлкен әсер етеді. Мысалы, хромы мол болатын нержавейкаға бірдей қалыңдықтағы көміртегілі болатпен салыстырғанда шамамен 15 пайызға артық энергия қажет. Ал алюминий өте көп жылу шағылдырады, сондықтан оны толық кесу үшін машиналар жоғары қуатпен жұмыс істеуі керек. 2024 жылғы соңғы өндірістік саланың деректері мынаны көрсетті: 8 миллиметрден қалың мыс қорытпаларын кесу кезінде жылудың таралуын басқару үшін жиі гелийге арғон қосылатын арнайы газ қоспаларына ауысу қажет.

Лазерлік қуат металдың максималды қалыңдығын қалай анықтайды

Лазерлік қуат пен материалдың қалыңдығы арасындағы байланыс түсіндірілді

Лазердің қуаты киловаттпен (kW) өлшенеді және негізінен материалға жылулықты шоғырландыру арқылы қандай қалыңдықтағы металды кесе алатынын анықтайды. Шынымен қиын материалдармен жұмыс істегенде, жоғары қуатты лазерлер жылдамдық пен сапаны өндірістік ортада маңызды болатындай сақтап, жалпы тиімдірек жұмыс істейді. Сандарға назар аударыңыз: 6 кВт-тық қондырғы 3 кВт-тық баламасына қарағанда шамамен 2,5 есе жоғары пиктік қуаттық тығыздық өндіреді. Бұл практикалық тұрғыдан не дегенді білдіреді? Мұндай қуатты конфигурация 25 мм көміртегі болатын кесуді жеңіл орындай алады, ал әлсіз жүйелер 12 мм-ден асқан қалыңдықта қиналады. Көптеген цехтар тек қана жоғары өнімділікті қондырғыларға ауысты, себебі олар талап етілетін өнеркәсіптік қолданбаларда жұмысты тезірек және көбірек проблемасыз орындайды.

Лазерлік қуат бойынша максималды металл қалыңдығы (3 кВт, 6 кВт, 8 кВт)

Жоғары ватттылық қалыңдығы көп материалдарды кесуде кесу жиегінің енін 18–22% дейін азайтады, бұл материалдардың шығынын азайтады.

Көміртегі болатында, пайдалы қасиеті бар болатта, алюминийде және мырышта кесу өнімділігі

• Көміртекті болат : Лазерлік кесуге қолайлы; 6 кВт жүйелері 25 мм пластиналарды тиімді жылдамдықпен таза кеседі
• Нержавеющая болат : Құрамына байланысты көміртегі болатына қарағанда 25% жоғары қуаттың тығыздығы қажет
• Алюминий : Жарқырау қабілетінің жоғары болуы 30–40% жоғары қуат кірісін талап етеді, осыған қарамастан 8 кВт лазерлермен де практикалық қалыңдық 20 мм-ге дейін шектеледі
• Күміс : жылдам жылу тарату үшін 15 кВт+ жүйе қажет, бұл 10 мм-ден асатын сенімді кесу үшін, газды оңтайландыру өте маңызды

Деректер туралы түсінік: 6 кВт талшықты лазерлер 25 мм-ге дейін көміртекті болатқа дейін тиімді кесіп шығарады

Өнеркәсіптік деректер 6кВт талшықты лазерлердің болат өңдеу үшін оптималдық тиімділікті ұсынатынын растайды, олар 25 мм пластиналарды 93% энергия тиімділігі cO2 лазерлері үшін 78% -ға қарағанда. 2023 жылғы өнеркәсіптік лазерлік баяндамада атап өткендей, бұл қуат класы 25 мм қалыңдығына дейінгі материалдармен жұмыс істегенде 8 кВт жүйелеріне қарағанда, кесу шығынын 40% -ға азайтады.

Талшықты лазер мен CO2 лазер : Қайсысы қалың металдармен жақсы жұмыс істейді?

Сәуле сапасы мен фокус тереңдігінің метал қалыңдығымен байланысы

Талшықты лазерлер шығаратын толқын ұзындығы шамамен 1,06 микрометр, бұл CO2 лазерлерінің 10,6 микрометріне қарағанда нақты он есе қысқа. Осы айырмашылықтан туындайтыны – талшықты лазерлер CO2 технологиясымен алынатын 0,15–0,20 мм-ден гөрі кішірек, 0,01–0,03 мм аралығындағы фокустық дақтар тудырады. Бұл практика жүзінде не дегенді білдіреді? Бұл 100-ден 300 МВт/см² дейінгі энергия тығыздығына әкеледі. Бұл CO2 лазерлерінің максимум 5-20 МВт/см² мәнінен анағұрлым жоғары. Бұл жоғары концентрация талшықты лазерлердің қалыңдау металл материалдарына тереңірек өтуіне мүмкіндік береді. Ескерілуге тұрарлық тағы бір артықшылық – 30 мм қалыңдықтағы болат пластиналармен жұмыс істеген кезде талшықты лазерлер фокусын плюс-минус 0,5 мм шегінде тұрақты сақтай алады. Ал дәстүрлі CO2 лазерлік жүйелері 15 мм-ден асқан қалыңдықта газ ағынының турбуленттілігі мен сәуле шашырауынан туындайтын қиындықтарға тап болады.

Жоғары қалыңдықты қолдануларда одан да жақсы жұмыс істейтін неліктен талшықты лазерлер CO2 лазерлерінен

Қазіргі заманғы 8–12 кВт талшықты лазерлер 0,8 м/мин жылдамдықпен 30 мм көміртегі болатын қиып, ±0,1 мм дәлдікпен жұмыс істейді, бұл эквивалентті CO2 жүйелерінен асып түседі, олар тек 0,3 м/мин және ±0,25 мм дәлдікпен жұмыс істей алады. Бұл басымдықтың үш себебі бар:

1. Қуат беру әсерлілігі : Талшықты лазерлер электр энергиясының 35–45% -ін кесу энергиясына түрлендіреді, ал CO2 лазерлері үшін бұл көрсеткіш 8–12%
2. Толқын ұзындығының сіңірілуі : 1,06 мкм сәулесі болат пен алюминийде 60–70% сіңіріледі, ал CO2 үшін бұл көрсеткіш 5–15%
3. Газ тұтыну : Талшықты жүйелер 25 мм-ден аса металдарда көмекші газдың 40% аз пайдаланады, себебі олардың кесігі тарырақ

2024 жылғы бағалау зерттеуі 6 кВт талшықты лазерлердің циклдардың жылдамдығы мен газдың төмен пайдаланылуы арқасында CO2 аналогтарымен салыстырғанда 20 мм ерімейтін болатта өңдеу құнын тоннасына $74-ге төмендеткенін көрсетті.

Металлға тән кесу шектеулері мен қиындықтар

Металды лазермен кесу әртүрлі материалдардың қасиеттеріне байланысты едәуір өзгелік жасайды. Бұл айырмашылықтарды түсіну өнеркәсіптік өндіруде жоғары сапалы нәтижеге жету үшін маңызды.

Көміртегі мен пайдалы болат: Қалыңдық стандарттары мен шетінің сапасы

Талшықты лазерлер көміртегі болатты 25 мм дейін өңдей алады, бірақ газ қысымы оптимизацияланбаған жағдайда 20 мм-ден асқан сайын шетінің тегістігі 35% төмендейді. Азот көмекші газын қолданған кезде пайдалы болат 30 мм дейін таза, тот баспаған шеттерді сақтайды — бұл тамақ өнеркәсібі мен медициналық жабдықтар өндіру үшін маңызды.

Алюминий: Шағылдыру қиындықтары мен практикалық қалыңдық шектері

Алюминийдің жоғары шағылдыру қабілеті лазерлік энергияның 30–40% сіңіруін төмендетеді, осыған байланысты 8 кВт жүйелерін қолданса да 15 мм-ден асқан өңдеу экономикалық тұрғыдан қиынға соғады. Дегенмен, 1070 нм толқын ұзындығында жұмыс істейтін жетілдірілген талшықты лазерлер 6 мм парақта 1,8 м/мин кесу жылдамдығына жетеді — бұл CO₂-ге альтернативалық нұсқалардан 60% жылдамырақ.

Мыс пен қола: Жоғары жылу өткізгіштікті жеңу

Мыс жылдам ысытудың таратылуы 5 мм жапырақтарда 0,25 мм кесу енін сақтау үшін 6 кВт лазерлерді қажет етеді және болатқа қарағанда 50% жоғары қуаттылықты талап етеді. Жез импульсті режимдерге жақсы бағынады, соңғы сынамаларда тиімді түрде 8 мм кесуді 4,2 м/мин жылдамдықпен алуға болатынын көрсетті.

Титан: Орташа қалыңдықта дәл кесу және мысал ретінде жағдай

Әуежақтық өндірушілер 15 мм титанда азоттың көмегімен 4 кВт талшықты лазерлерді пайдаланып, әдетте ±0,1 мм дәлдікті қол жеткізеді және 1,5 м/мин жылдамдықпен шаңырақсыз кесулер алады. 20 мм-ден асатын бөліктер үшін шығын тиімділігін сақтау үшін көбінесе гибридті лазер-плазма жүйелері қажет болады.

Кесу параметрлері мен көмекші газдардың қалыңдыққа әсері

Оттегі, Азот және Ауа: Көмекші газдар кесу тереңдігі мен сапасына қалай әсер етеді

Қиғыштың тереңдігі, орындалу жылдамдығы және шеттерінің сапасы қандай болатыны осы көмекші газдың дұрыс таңдалуына байланысты. Көміртегі болатын қию кезінде оттегі реакцияны жылдамдатады, себебі ол жылу бөлетін экзотермиялық реакцияларды тудырады, бірақ бұл кейін қосымша өңдеуді қажет ететін тотыққан шеттерді қалдырады. Азот өзге түрде жұмыс істейді — ол материалды қорғайтын қабат ретінде әрекет етеді, сондықтан ол нержавейкалық болат пен алюминийді қиғаннан кейін таза күйін сақтайды. Қалыңдығы аз металл парақтарымен жұмыс істейтін және бюджет маңызды болып табылатын адамдар үшін қысылған ауа басқа нұсқаларға қарағанда шеттері мүдір болса да, жақсы таңдау болып табылады. Сонымен қатар, газдың тазалығын да ұмытпау керек. Көбінесе цехтар қиылған беттердің әрқашан сапалы болуы үшін кем дегенде 99,97% таза оттегі немесе 99,99% азот қолданады.

Газды таңдау арасындағы теңгерім: жылдамдық, балқыма және қиып өтуге болатын қалыңдық

Операторлар газды таңдауды жобаның талаптарымен салыстырып бағалауы керек:

• Оттегі : Көміртегі болат үшін 25–40% жылдамдықты арттырады ≈10 мм, бірақ өңдеуді қажет ететін дросс пайда болады
• Азот : Тот баспайтын қолданыста дросс мөлшерін 70% дейін азайтады, бірақ төменгі қуат деңгейлерінде максималды қалыңдықты шектейді
• Ауа : 0,5–3 мм алюминийде тез кесуді (минутына 6 м-ге дейін) мүмкіндік береді, бірақ жылулық деформация қаупі бар

Қалыңдығы көп бөліктерді кесуді оптимизациялау үшін ақылды газ бақылау жүйелері

Дамыған жүйелер материалды нақты уақытта сезгеннен кейін газ қысымын (±0,2 бар дәлдікпен) және сақина конфигурацияларын автоматты түрде реттейді. 20–30 мм болат пластинкаларда осы жүйелер газдың шығынын 18–22% азайтса да, кесу арасының тұрақтылығын сақтайды. Интеграцияланған бақылау күрделі контурлар кезінде қалдықтардың пайда болуын болдырмақ үшін қолданылады.

Қалыңдықтар бойынша кесу жылдамдығы, дәлдігі және қуат тұрақтылығының тепе-теңдігі

Қалыңдау материялдармен жұмыс істегенде операторлар біраз және де баяу жұмыс істеуі қажет. Мысалы, 25 мм болатты 20-дан 25 бар аралығындағы азот қысымы кезінде минутына 0,8-ден 1,2 метр аралығында кесу қажет. Ал осы уақытта 1-ден 3 мм-ге дейінгі жұқа парақтар оттегі қысымы 8-ден 12 бар аралығында болғанда, минутына 8-ден 12 метр жылдамдықпен кесілгенде ең жақсы нәтиже береді. Наза мен материал бетінің арасындағы қашықтықты дұрыс етіп қою да маңызды. Оны 0,5-тен 1,2 мм аралығында ұстау артық турбуленттілікті болдырмауға және бағалы оптиканы қорғауға көмектеседі, бұл ±0,1 мм дәлдікпен төзімділікті сақтау үшін мүлде маңызды. Әртүрлі параметрлердің нәтижеге әсерін зерттеген соңғы зерттеулер кейбір параметрлерді реттеу арқылы газ шығынын 30% шамасында төмендетуге болатынын, сонымен қатар спецификацияларға сай жоғары сапалы кесімдер алуға болатынын көрсетті.

ЖИІ ҚОЙЫЛАТЫН СҰРАҚТАР

3 кВт лазердің кесе алатын максималды қалыңдығы қандай?

3 кВт лазер көбінесе шамамен 12 мм көміртегі болатын материалды кесуге мүмкіндік береді, бірақ бұл әртүрлі материалдарда өзгеше болуы мүмкін.

Неліктен оттегіге қарағанда азот стеңдіс болатты кесу үшін қолданылады?

Азот тамақ өнеркәсібі мен медициналық жабдықтар сияқты қолданыстар үшін маңызды болатын тот баспайтын болаттың таза, тоттанбаған шеттерін сақтауға көмектеседі.

Материал қасиеттері лазерлік кесудің өнімділігіне қалай әсер етеді?

Металдың жылу өткізу қабілеті мен балқу температурасы кесу процесінің тиімділігіне әсер етуі мүмкін. Мысалы, алюминийдің жоғары жарық шағылдыру қабілетіне байланысты оны кесу үшін көбірек лазерлік қуат қажет, ал мыс жылдам жылуды шашыратады, сондықтан тиімді кесу үшін жоғары қуат деңгейі қажет.

Қалың металдар үшін неліктен CO2 лазерлеріне қарағанда талшықты лазерлер жақсырақ жұмыс істейді?

Талшықты лазерлерде қуатты тиімді тасымалдау, жоғары толқын ұзындығын жұту және газды тұтыну аз болады, сондықтан қалың металдарды кесу үшін олар тиімдірек.

Лазерлік кесуде көмекші газдардың қандай рөлі бар?

Кесу жылдамдығын, тереңдігін және жиектің сапасын оттегі мен азот сияқты көмекші газдар әсер етеді. Оттегі көміртегілі болатты кесуді жылдамдатады, бірақ жиектерді тот басуы мүмкін, ал азот нержавейкенік болат пен алюминий үшін таза кесілулер береді.