Күрделі металл пішіндеу үшін неліктен лазерлі металл кесетін машиналарды таңдау керек?

Күрделі металл пішіндеудің бәсекеге қабілетті дәлдігі мен нақтылығы

Жоғары дәлдіктегі бөлшектер үшін лазерлік металл кесудің дәл шектеуі

Заманауи лазерлік металл кесу машиналары intechOpen 2023 дереккөзі бойынша 50 микроннан төменгі дәл шектеуге қол жеткізу, әуе-космостық актюаторлар мен медициналық құрылғылар бөлшектеріне қойылатын қатаң талаптарға сай келуі. Бұл дәлдік тұйық циклді орналасу жүйелері мен 24/7 өндіріс циклдары бойынша дәлдікті сақтау үшін термиялық компенсация модульдерінен туындайды.

Жоғары сапалы шет және дәлдік мүмкіндіктері

Талшынды лазерлік жүйелер химиялық өңдеу құрылғыларындағы герметикалық жабындар үшін маңызды болып табылатын, екінші ретті өңдеу жасалмайтын Ra 1,6 мкм төменгі шеттің тозаңдану мәндерін өндіреді. Шоғырланған 1070 нм толқын ұзындығы плазмалық кесуге қарағанда 37% тығыздау болатын күрделі геометрияларды орналастыруға мүмкіндік беретін 0,15 мм төменгі кесу енін қамтамасыз етеді.

Байланыссыз өңдеу қалай материалдың деформациясын азайтатыны

Механикалық соққы 12–18 кН/см² күшпен әсер ететініне қарама-қарсы, лазерлік кесу ешқандай құрал қысымын тудырмайды. Бұл 3 мм-ден аспайтын нержавеющий болат парақтардағы бұрмалануды, мыс ЭҚҚ қорғаныс компоненттерінде шыбықтың пайда болуын және қаттыланған алюминийлік авиациялық бұрыштардағы микросхемаларды болдырмауға көмектеседі.

Лазерлік кесу мен механикалық әдістердің дәлдігіне салыстыру

Параметр	Талшықты лазерлік кесу	Механикалық соққы
Орналасу дәлдігі	±0.02 мм	±0.1 мм
Шет бұрышы ауытқуы	0.5°	2–3°
Қайталау мүмкіндігі (10 мың кесу)	99.98%	98.4%
Құралдың тозу әсері	Жоқ	+0,05 мм/матрица

Темір жүйелерге қарағанда, байланыссыз процессте 100 000 сағат жұмыс істеу барысында дәлдік сақталып отырады, әрі әрбір аптада матрицаны реттеу қажет емес.

Лазерлік метал кесу машиналары күрделі геометриялар мен дизайның икемділігін іске асырады

Лазерлік технологиялар арқылы күрделі пішіндер мен әсем безендірулерді жасау мүмкіндігі ашылады

Лазерлік кесу қондырғылары өндірушілердің металл жұмыстарын орындау тәсілдерін өзгертті, себебі олар кәдімгі құралдармен жасалмайтын пішіндерді жасауға мүмкіндік береді. Дәстүрлі кесу әдістері нақты кесу биттерінің өлшемдерімен шектеледі, бірақ талшынды лазерлер 0,1 мм-ден 40 мм-ге дейінгі қалыңдықтағы металдарды өте жұқа кесіп, кейде 0,1 мм еніне дейінгі өте жұқа кесілімдер жасай алады. Мүмкін болатын қажетті дәлдік әртүрлі қолданыстарды ашып береді. Мысалы, жарты миллиметрден кіші тесіктер электронды құрылғылардың қорғанысы үшін тамаша жұмыс істейді. Көлік бөлшектерінде шамамен ауытқуы жоқ жатық қисықтар қажет болады, сонымен қатар ұшақтарда қолданылатын қосымша қосалқылар бір үлкен жапырақтан кесіліп шығарылады, бөлек бөлшектерден емес. Компьютерлік жобалау мен өндіру жобаларын қолданған кезде инженерлер өз күрделі 3D жобаларын машиналар түсінетін нұсқауларға айналдыру үшін қазір ә существенно жеңілірек. Бұл зауытта жасалынатын өнімдер жобалау сатысында қағазға салынған жобамен дәл сәйкес келетінін білдіреді.

Лазерлік кесу кезінде күрделі геометрияларды тиімді ету бойынша жобалау ерекшеліктері

Күрделі бөлшектер үшін лазерлік кесу тиімділігін арттыру үшін:

Фактор	Жобалауға әсері	Тиімділендіру стратегиясы
Керф ені (0,1–0,3 мм)	Блоктау бөлшектерінің саңылауларына әсер етеді	CAD модельдерінде компенсациялау
Қыздыру аймағы	Жұқа (1 мм-ден аз) металдарда бұралу қаупі	Қуат/жылдамдық қатынастарын реттеу
Ішкі бұрыш радиустары	Минимум 0,2× материалдың қалыңдығы	Бейімделуші бұрышты алгоритмдерді пайдалану

Тығыз орналасу және жоғары шығым әсері арқылы материалдың аз қалдығы

Бөлшектердің орналасуын тиімді пайдалану арқылы материалды пайдалану көрсеткішін 92–98% дейін арттыратын күрделі орналасу бағдарламалық жасақтамасы. Мысалы, 1500×3000 мм беттен 100 арнайы болаттан жасалған желдеткіш компоненттерін кесу плазмалық кесуге қарағанда қалдықты 35% азайтады. Үздіксіз кесу режимдері және автоматты бет қалдықтарын бақылау жоғары көлемдегі өндіріс жұмыстарында шығымды тағы да арттырады.

Металл лазерлік кесу машиналарындағы CNC автоматтандыру мен ақылды функциялар

Металл лазерлік кесу машиналары жұмыс үрдістеріндегі CNC басқаруды интеграциялау

Бүгінгі күні металл лазер кесу қондырғылары 0,1 мм дейінгі қайталану дәлдігіне жетеді, бұл біз барлығымыз Computer Numerical Control (CNC) деп білетін бағдарламалық жүйелер арқасында мүмкін болып отыр. Бұл машиналардың жұмысы неліктен соншалықты жоғары дәлдікке ие? Олар бір мезгілде үш негізгі параметрді басқарады: лазердің шығыс қуатын, материал бойынша қозғалу бағытын және көмекші газ ағынының жылдамдығын. Бағдарламалаушылардың түрлі-түрлі параметрлерді реттеуіне мүмкіндік беретін жүздеген баптаулар бар, сондықтан кәсіпорындар өте күрделі пішіндерді жасау кезінде де тәулік бойы жұмыс істей алады. Өндірушілер өз жұмыстарына Industry 4.0 технологияларын енгізген сайын тағы бір артықшылық алады. Машиналар өздері жұмыс істеп тұрып, материал туралы датчиктерден келіп түсетін ақпаратқа сәйкес өздерін бейімдей алады. Енді қондырғыларды орнату үшін кететін уақыт да бұрынғы қолмен орнатуға қарағанда ә существенно қысқарады. Кейбір зауыттар соңғы жылдары дайындық уақытын үштен бір бөлікке дейін қысқартқанын хабарлап жатыр.

Роботтандыру мен үздіксіз жұмыс істеу арқылы автоматтандыру және өнімділікті арттыру

Көп үстелді жұмыс процесстерімен жұбыланған роботтандырылған жүктеу жүйелері автомобиль өнеркәсібінде қаңқа металдарын өңдеу процесстерінің өнімділігін 40%-ға арттырады. Орталықтандырылған HMI интерфейстері арқылы бір оператор бір уақытта алты машинаға қызмет көрсетуі және 93% дейінгі материалды пайдалану көрсеткішіне қол жеткізуі мүмкін.

Дәлдікті және процессті бақылауды арттыратын ақылды функционалды мүмкіндіктер

Сәуле сапасын бақылау датчиктері 10 сағаттық жұмыс уақытында <0,9 мм·мрад тұрақтылықты қолдайды, ал термиялық түзету алгоритмдері линза қыздыру әсерін (±0,05 мм дрейфті) болдырмауға көмектеседі. Болжамды қадағалау жүйесі соплоның тозуын 48 сағат бұрын болжап, жоспардан тыс тоқтауларды азайтады.

Автоматтандырудың ұзақ мерзімді ROI көрсеткішімен бастапқы құнын теңгеру

Күрделі металл лазерлік кесу машиналары механикалық аналогтарға қарағанда 20–30% қосымша бастапқы инвестицияны талап етсе де, олардың энергияны үнемдеуі (CO₂ моделдері үшін 7 кВт-қа қарсы 3,5 кВт орташа тұтыну) және еңбек ақының төмендеуі орташа көлемдегі өндірушілер үшін 18–26 ай ішінде ROI көрсеткішіне қол жеткізуге мүмкіндік береді.

Жоғары сапалы лазерлік кесу нәтижелері үшін негізгі параметрлерді тиімді пайдалану

Металл лазерлік кесу машиналары үш негізгі айнымалыны баланста ұстаса, ең жоғары өнімділікке қол жеткізеді: лазерлік қуат, кесу жылдамдығы және көмекші газды таңдау.

Лазерлік қуат, кесу жылдамдығы және көмекші газды таңдау

Қазіргі кезде кесу жүйелерінің көпшілігі 1-ден 20 киловатқа дейінгі қуат ауқымында жұмыс істейді. Қалыңдау материалдармен жұмыс істеу кезінде қуаттың артуы кесудің жылдамдығын арттырады, бірақ бұл жағдайда жылу реттеуін сапалы қамтамасыз ету қажет. Идеал кесу жылдамдығы әдетте минутына 5-тен 50 метрге дейінгі аралықта болады. Бұл материалдың пішінін өзгертпей қызуға көмектеседі. Әртүрлі металдар үшін операторлар нақты көмекші газдарды пайдаланады. Оттегі көміртекті болатты кесу үшін жақсы жұмыс істейді, ал азот коррозияға тұрақты болат үшін қолайлы. Бұл газдар процесстің барысында шектен тыс тотығуды болдырмауға көмектеседі. Бірақ газ қысымы дұрыс болмаса, онда кіші қателер де үлкен проблемалар тудыруы мүмкін, әсіресе жұқа материалдар үшін, онда параметрлердің аздап өзгеруі кесу шетінің дәлдігін 30% төмендетуі мүмкін.

Кесу дәлдігіне сәуле сапасы мен фокустық дақ өлшемінің әсері

Талшынды лазерлерде жоғары сапалы сәуле (M² ≤ 1.1) энергияның таралуын анықтайды және жинақтау нүктесінің өлшемін (0,1–0,3 мм) күрделі өрнектерді жасауға мүмкіндік береді. 2024 жылғы Дәл өндіру бойынша есепте аймақтық құрылымдардың 98% өнімділігін қамтамасыз ететін лазерлер фокусты тереңдікті ±0,05 мм дәлдікпен сақтауы көрсетілген.

Материалдың қалыңдығы мен түрі: Күрделі пішіндеу үшін параметрлерді таңдау

15 мм қалыңдығынан асатын нержавеюші болатпен жұмыс істегенде, лазерлік жүйелер алюминийдің ұқсас қалыңдығына қарағанда 40 пайызға көбірек қуат қажет етеді. Мыс қорытпалары лазерлік сәулені шағылдырып жіберетіндіктен, басқа бір қиындық туындайды, сондықтан көптеген операторлар үздіксіз режимдердің орнына импульсты кесу режимдеріне ауысады. 6 мм қалыңдығынан төмен титан парақтарын аргон газымен қорғау кезінде минутына шамамен 25 метр жылдамдықпен жұмыс істеу ең тиімді болып табылады. Көптеген цехтар параметрлердің бейімделу базасына инвестиция салудың едәуір үнемдеуге әкелетінін байқады. Бұл жүйелер сынақ кесілулерінен пайда болатын қалдық материалдарды шамамен екі үштен бірге дейін азайтады, бұл өте үлкен үнемдеу болып табылады. Сонымен қатар, олар өндірістің бір сериясында әртүрлі материалдарға ауысқан кезде де позициялық қателерді плюс немесе минус 0,1 мм-ден аспайтын өте аз мүмкіндік шегінде сақтап тұрады.

Автомобиль және ұҒҚ отраслейіндегі маңызды қолданбалар

Аэроғарыш және автомобиль салаларындағы күрделі металл пішіндеу процесстерінде металл лазерлік кесу машиналарының рөлі

Металдарды кесу үшін лазерлік кесу машиналары ±0,05 мм дәлдікке дейін жетеді, бұл әсіресе әуе-кеңістік отын саптамалары немесе автомобильдердің трансмиссия бөлшектері сияқты бөлшектерді жасау кезінде маңызды. Плазмалық кесу әдістерімен салыстырғанда, бұл лазерлік жүйелер әдетте өлшемдік дәлдікті 15-25 пайызға арттырады, ал бұл әуе-кеңістік өнеркәсібіндегі қатаң AS9100 стандарттарын сақтау үшін қажет. Автомобиль өнеркәсібінде лазерлерді пайдаланып өте берік болатты (UHSS) кесу автомобиль салмағын шамамен 19 пайызға жеңілдетіп, соқтығысу қауіпсіздігін сақтауға көмектеседі. Бұл дәлдік екі өнеркәсіпте де кішігірім жақсартулардың өзі елеулі айырмашылық жасайтынын көрсетеді.

Зерттеу жағдайы: Әуе жүйелеріндегі лазерлік кесілген конструкциялық бөлшектер

Соңғы уақыттағы әуе ғарыш жобасында титан қанат қабырғаларын 0,1 мм қабырға қалыңдығымен өндіру үшін 6 кВт талшықты лазерлі кесу машиналары қолданылды. Термиялық емес процесс жұқа материалдардың бұрмалануын болдырмаған және 12 000 компонент бойынша өлшемдік дәлдіктің 99,8% қамтамасыз етті. Бұл қолдану бөлшектерді өңдеудің дәстүрлі әдістерімен салыстырғанда жинақтау уақытын 40% қысқартты.

Дәл құрылыс панелін жасау арқылы автомобиль өнеркәсібін жеңілдетуге көмектесу

Лазерлі кесу алюминийден және күрделі композиттік материалдардан электромобильдердің батареялық қораптары мен шасси компоненттері үшін маңызды 3D пішіндерді жасауға мүмкіндік береді. Автомобиль шығарушылары жоғары көлемдегі өндіріс сериялары бар жағдайда <0,2 мм дәлдікті сақтап отырып, 22% материал үнемдеу туралы хабарлайды.

Бейімделу: Артық қуатты талшықты лазерлі кесу машиналарын қолданудың артуы

Автомобиль өнеркәсібі қазір 25 мм қалыңдықтағы бор әрі 1,8 м/мин жылдамдықпен кесу үшін 30 кВт талшықты лазерлерді пайдаланады — бұл алдыңғы жүйелерге қарағанда өнімділікті 300% арттырады. Авиациялық жабдықтаушылар турбина бөлшектері үшін жылуға сезімтал никельді қорытпаларды өңдеу кезінде ±0,02 мм дәлдікті сақтау үшін екілік лазерлік конфигурацияларды қабылдап жатыр.

Қабылдауды ынталандыратын негізгі артықшылықтар:

• Дәлдікті арттыру : Кесу дәлдігінде 8% жылдық жақсару (2019–2024)
• Материалдық гибкость : 30-дан астам металл маркасы үшін бір ғана машина мүмкіндігі
• Энергия тиімділігі : СО₂ лазерлеріне қарағанда қуатты пайдалануды 40% азайту

Бұл технологиялық біріктіру лазерлік кесуді келесі ұрпақ көлік өндірісінің негізгі процесі ретінде орналастырып жатыр, сонымен қатар 73% бірінші деңгейдегі жабдықтаушылар қазір лазерлік металл пішіндеу жұмыстарын стандарттау бойынша жұмыс істеп жатыр.

Жиі қойылатын сұрақтар

Қазіргі заманғы металл лазерлік кесу арқылы қандай ауытқуларға қол жеткізуге болады?

Қазіргі заманғы металл лазерлік кесу машиналары суб-50 микронды ауытқуларға қол жеткізе алады, бұл әуе-кеңістік және медициналық құрылғылар сияқты салаларда қажетті жоғары дәлдікті қамтамасыз етеді.

Лазерлік кесу механикалық соғумен салыстырғанда дәлдік жағынан қалай салыстырылады?

Лазерлік кесу, ережеге сай, жақсырақ позициялық дәлдік (механикалық соғу үшін ±0,1 мм-ге қарсы ±0,02 мм) және қайталануын ұсынады, сонымен қатар механикалық әдістерде кездесетін құралдың тозу әсері болмайды.

Лазерлік кесу күрделі геометриялар үшін қандай артықшылықтар береді?

Лазерлік кесу өте жұқа кесілімдер мен күрделі дизайндарды орындауға мүмкіндік береді, бұл дәстүрлі механикалық әдістермен жасау қиын. Бұл әртүрлі материалдардың қалыңдығын өңдей алатын талшынды лазерлер арқылы іске асады.

Қазіргі лазерлік кесу жүйелерінде автоматтандыру қандай рөл атқарады?

CNC басқару және роботтық жүктеу жүйелері лазерлік кесу машиналарының өнімділігі мен дәлдігін арттырады, материалды тиімді пайдалануға және дайындау уақытын азайтуға көмектеседі.

Лазерлік кесу автомобиль және әуе-кеңістік салалары үшін қандай пайдалы?

Лазерлік кесу машиналарының дәлдігі мен икемділігі аэроғарыш және автомобиль өнеркәсібінде күрделі бөлшектерді шығаруда маңызды рөл атқарады, өйткені олар өлшемдік дәлдікті және материал үнемдеуді арттырады.