Фибер лазер кесүү машинасы кандай материалдарды эффективдүү иштетет?

Фибер лазер кесүү машиналары металл иштетүүдө кантип жакшы иштейт

Түшүнүү Жылдыз лазер катчылары жана Металл иштетүүдөгү басымдуулугу

Жылдыз лазер катчылары металл иштетүү цехтору үчүн оюнду өзгөрттү, анткени алар микрондорго чейинки чоң тактыкта чагылган, интенсивдүү лазер нурларын чыгарышат. Бул системалардын айырмачылыгы - электричество энергиясын колдонууга болгон 95% чамалуу жарык энергиясына айландырууда эффективдүүлүгүнө байланыштуу, бул эски CO2 лазер технологиясынан дээрлик эки эсе жакшы. Металл кесүүнүн наактуу ылдамдыгы жагынан, талашсыз лазерлер 2023-жылдагы Иштетүү технологиясы боюнча берилиштерге ылайык, традициондук плазма кесүү ыкмаларынан 30 эсе тезирээк металлдарды кесип чыгат. Бул түрдүү жылдамдыктын артышы заводдордун сапатын жогору көтөрүп, продукцияны көбүрөк чыгарат алууга мүмкүнчүлүк берет, ошондуктан талашсыз лазерлер чыгымдарды көбөйтүүнү каалаган производстводор үчүн акылдуу инвестиция болуп саналат.

Кесүү тийимдүүлүгүнө жана сапатына таасир эткен лазер параметрлери: Күч, Жылдамдык жана Тапочка көлөмү

Оптималдуу кесүү өнүмдүүлүгү үч негизги параметрдин балансына байланыштуу:

• Күч (1-20 кВт): Жогорку ватттык куралдар калың материалдарды иштетүүгө мүмкүнчүлүк берет, бирок энергияга чыгым артат
• Тездик (0-50 м/мин): Жылын тектер (<10 мм) сапатын түшүрбөй 30 м/мин ашып кесиле алат
• Дагдын өлчөмү (10-100 мкм): Кичине диаметрлер (<30 мкм) четинин түрүн жакшыртат, бирок нурдун так багытталышын талап кылат

Бул параметрлерди динамикалык түрдө өзгөртүүчү AI-колдоо системалары жеткизет 18-22% жогорку өткөрүмдүлүк , 2024-жылгы Лазер иштетүү боюнча иликтөөнүн негизинде.

Өнөр жай түрмөктөрүндө тал кесүү үчүн лазердин материалдын калыңдыгынын чеги

Модерн тал лазерлери өнөр жай материалдардын кенен спектрин иштейт:

• Көмүртек чыбык: 0.5-40мм (1кВт-20кВт системалары)
• Тартылбаш көмүрек: 0.3-30мм азот көмөкчү газы менен
• Алюминийдиң кыймылы: 0.5-25мм пульстук модуляцияны колдонуп

Эске алууга татыктуу 6кВт системалары азыр 1,2м/мин ылдамдыкта 25мм эрүүчү болбогон болот кесет— 300% тезрек 2019-жылкы көрсөткүчтөргө салыштырмалуу—мүмкүнчүлүктөрдүн чабыр жетилдирилишин көрсөтүү.

Жылууга каршы зона (HAZ) жана өткөргүч болоттордо термалдык зыян

CO2 системалар менен салыштырганда тал кылдын лазерлери HAZ кеңдигин 60-80 пайызга чейин азайта алышат. Бул жылыткан сайын кичинекей жылыткан зыян көрсөткөн эле маанилүү бөлүктөрдү жасоого аэроузактар үчүн эң маанилүү фактор болуп саналат. Пульстагы режимди колдонуу асмандагы температураны 350 градус Цельсийден ашырбайт. Бул металлдын курамын сактап, сапатын түшүрбөстөн калт. Мисалы, 304L асмандагы болотту алып карасак. 3 киловатт күчтүү тал кылдын лазери менен кесүүдө HAZ 0,08 миллиметр чамалуу болот, ал эми эски CO2 лазер технологиясы 0,25 миллиметр чамалуу жылыткан аймакты калтырат. Бул айырмачылыктар кичине көрүнүшү мүмкүн, бирок так тактоо өндүрүшүнүн колдонулушунда бардык айырманы түзөт.

Металл кесүүдө тал кылдын лазерлеринин CO2 лазерлеринен салыштырмалуу артыкчылыктары

Тал кылдын лазерлери CO2 лазерлерин үч негизги жактан асып түшөт:

1. Иштетүү чыгымдары: ар бир кесүүгө 70% аз энергия түрүндөгү чыгым
2. Коргоо: Түзүлүштөгү күзгүлөр жок, демек, токтоп турган убакыт ыкчамдалат 45%
3. Жылдамдыктын жеңилдетилген материалдары: 4-6 эсе тез 6 мм түбүт катуура

Металл бетин иштетүү боюнча операциялар үчүн, бул төмөнкүлөрдү билдирет $18-22/саат үнөмдөлөт 6 кВт системаларда жеңил арматура (2024-жылгы металл иштетүү эффективдүүлүгү боюнча илимий изилдөө).

Көмүртектүү жана нержавеюшч металл: негизги өнөр жай тармактары

Көмүртектүү металл неге фибер лазер энергиясына жакшы жооп бериши

Белгилүү болгондой, 0,05% жана 2,1% ортосундагы карбон менен чыбык 1070 нм лазерди жакшы сорот. Башка металлдар бул энергиянын чоң бөлүгүн гана чагылтат, бирок көмүртектүү болот ылдыйында анын 95% түзүлүшүнө кирет. Ошондуктан, биз 1 мм калындыктагы материалды 40 м/мин ылдый кесе алабыз, бул өнөр жай үчүн жетиштүү чапкан. Бул материал тактап айтканда машинанын рамасы жана имарат конструкциялары үчүн жакшы иштейт. Дагы бир артыкчылык - көмүртектүү болоттон жасалган 20 мм ден кем калындыктагы деталдарды кескенде, волоконный лазер традициондук плазма кесүүгө караганда 30% аз энергия түртөт. Бул энергияны узартуу өндүрүштө көп жыйылат.

Көмүртектүү жана жогорку көмүртектүү болот кесүү үчүн лазердин оптималдык баптоолору

Параметр	Көмүртектүү болот (0,1-0,3% C)	Жогорку көмүртектүү болот (0,6-1,0% C)
Күч (W)	2,000-3,000	3,500-4,500
Тездик (м/мин)	6-10 (6 мм үчүн)	2,5-4 (6 мм үчүн)
Жардамчы газ	Оттек (оксиддештирүүчү)	Азот (реакцияга таткыр эмес)

Жогорку карбондуу болоттор катуулугу артканы үчүн жогорку күчтү талап кылат, атап айтканда оттек көмөгү менен жеңил болот кесүү процесси экзотермиялык реакциялар аркылуу ылдыйлат. Азот аспаптык болоттордо кесүү четинде тотуну 72% кысса, кесүүдөн кийинки иштетүүнү сактап калат, бул 2023-жылкы индустриялык иликтөөдө көрсөтүлгөн.

Коррозияга туруштуруу касиетин сактоо менен нерсе болотторун так кесүү

Талаш түрүндөгү лазерлер канаттуулардын астында 0.1 мм медициналык жана тамак-аш өнөржайындагы кесүүдөн кийинки чыгындарды минимумга жеткізет. Алардын ылдый кыска пульс узактыгы (<0.5 мс) кесүү четинде хромдун жоголушун алдын алып, коррозияга каршы туруу үчүн зарыл болгон 10.5% хром чегин сактап калат. Сыноо натыйжалары лазер менен кесилген 304L нерсе болоттун туз эрүүсүнө каршы 98% сакталып калганын кайчы менен кесилген бөлүктөргө салыштырмалуу көрсөткөн.

Аустениттүү жана мартенситтүү нерсе болоттун маркаларындагы жылуулук таасир зонасын кыскартуу

Пульстүү талаш лазерлери HAZ-ды чектейт <50 µm 20-50 кГц тактыларын алмаштыруу менен сезгичтүү 316L аустениттик болотто. 410 сыяктуу мартенситтүү маркалар үчүн жылуулук таасиринин багыттуулугу температураны калыбына келтирүүнү (150-370°C) жеңилдетет. 2024-жылы жасалган талдоо талаш аймагы менен байланышкан кыймыздын чыгымдарын талаш аймагы менен байланышкан кыймыздын чыгымдарын 19%аэрофлот өндүрүшүндө CO2 лазерлерине караганда.

Алюминий жана башка рефлектордук эмес темир металлдарды кесүү

Фибер лазер кесүү машинасы менен алюминийди иштетүүнүн кыйынчылыктары рефлектордук касиеттеринен улам

Алюминийдин чагылдыруу кабилийти 95% түзгөн жана термалдык өткөргүчтүүлүгү (200 Вт/м К) чоң жетиштирип, производство үчүн чыныгы кыйынчылыктар тудурууда. 1 микрон узундуктагы толкун менен иштеген тал кылдык лазерлер чагылдырууну CO2 системасына салыштырмалуу кемитсе да, аэрокосмостук класстагы материалдардагы жылгак беттер лазердин энергиясын чагылдырып, оптикалык компоненттерге зыян келтире алат. Кесүүнү баштоо үчүн болсо боло түрдө температураны тез жоготкон аллюминий үчүн болсо боло темирге караганда 20-30% артык энергия талап кылынат. 1100 сериялуу таза алюминий менен иштөө 6061 Т6 жеңилдетилген калайы менен иштөөгө караганда анча оң эмес. Биз такыр жеткинүү дүкандардан уккан маалымат боюнча, бул жеңилдетилген варианттар лазерди жакшы сиңирип, кесүүдө көп чириди бербейт.

Таза жана сенсиз аллюминий кесүү үчүн импульсту модуляциялоо жана жардам берүүчү газ стратегиялары

1 мм ден 8 мм чейинки аллюминий жалгы менен иштаганда, импульстун өзгөрмө пүрүүсү чыныгына эле айырмачылык келтират. Бурсттук режимди 1-5 кГц аралыгында колдонуу менен бирге, бул техника эрип турган металлдын көлөмүн лепсиз башкарууга мүмкүнчүлүк берет. Өткөн жылы Material Processing Journal журналында жарыяланган изилдөөлөргө ылайык, үзгүлтүксүз толкундар менен салыштырганда четинин толкундоо көрсөткүчү 18 пайызга азайт. Катуу шарттарга туруштук бере турган бөлүктөр үчүн, маселен кеме же автоунааларда колдонулган бөлүктөргө 15-20 бар аралыгында азотко көмөк бериши жакшы натыйжа берет. Бул оксиддешүүнү тосуп, эрип турган материалды сыртка чыгарууга жардам берет. Азыркы кезде айрым өндүрүүчүлөр азот менен кесүүнү кайталанган газ системаларында оттеги менен четин мүөнөттөштүрүү менен бирге колдонушат. Бул ыкма аккумулятордун платасын чыгаруу сызыктарында 12% га чейин ылдамдантып жатат, ал эми электр унаалары үчүн бөлүктөргө суроо каншалык жылдам өсүп жатканын эске алсак, бул жакшы көрсөткүч.

Фибер лазерлери калың аллюминийди кесе алабы? Сектордун шүбөлөсүнө жооп

Эң соңку иштебүүлөр аллюминийди 25 мм чейин кылымдай алган фибер лазерлерди жасоого мүмкүнчүлүк берди, бул экинчи жактан 15 мм чейин гана тийешелүү деп эсептелген. 12 кВт колдонгон, шакекей динамикалык нурду чачыратуучу тейлөөчү системаны колдонсоңуз, ал 0,8 метр/минут ылдамдык менен 5083 теңиздик сапаттагы аллюминийди 20 мм чейин кармап, тактыгын ±0,1 мм чейин сактайт. Бул дагы эле жогорку тактыктагы плазма кесүү гана иштей алар эле. Бирок 12 мм ден калың материалдар менен иштөөдө операторлор 40-50 микрондордун ортосундагы чачыратуу шаблондорун колдонуп, келтирилген ылдамдыкты тактоо зарылчылыгы бар, антпесе кесүүнүн конустук эффектисин алдын ала албайсыз. Бул ыкма газдын чыгымын 35% кө жогорулаткан менен, баары эле чыгымга тийгисүн. 30 мм ден жогорку калыңдагы пластинкалар үчүн CO2 лазерлери азыркы кезде таанылбаган. Бирок аллюминийдин 20 мм ден төмөнкү калыңдыгын колдонуучу өнөр жай иштөөлөрүнүн көбүнчө бештен төртү фибер лазер системалары менен иштелинет.

Жогорку кубаттуулуктагы эритмелер: титан жана инконел талаптуу өнөр жай тармактарында

Лазердик була кесүүчү машинанын титаний жана инконел менен шайкештиги

Титан сыяктуу катуу материалдар менен иштөөдө жана биз Inconel деп атаган никель негизиндеги супер сплавдар менен иштегенде, була лазерлери 1,08 микрометрдик өзгөчө толкун узундугунун аркасында чындап жаркырап турат. Бул материалдар лазердик жарыкты КО2 лазердик нурларына караганда 47% жакшы сиңирип алышат, бул процессти кыйла натыйжалуу кылат. Титан жылуулукту жакшы өткөрбөйт (бир метрге 7,2 ватт Кельвинге гана туура келет), ошондуктан лазер энергиясын өтө көп тарап кетпей, керектүү жерге жеткире алат. Ал эми Inconel бөлүктөрүндө аларды газдын коргоочу капкагы катары азот менен кесүү дагы бир артыкчылыкка ээ. Бул материал процессте кычкылдануудан сакталат, бул таза кесимдерди жана сапат маселелерин азайтат.

Титан лазердик кесүү учурунда жылуулук стрессин башкаруу

Башкаруу импульстары модуляциясы аэроңарыктар үчүн титанда термалдык кернеени төмөндөтөт 25%- критикалык бөлүктөрдө микросүзгүч пайда болушун алдын алат. Прогрессивдүү системалар термалдык күйдү <750°C арттырбай калтыруу үчүн <8 мс импульстарын жана оттегисиз көмөктөш газдарын колдонушат 400°c - медициналык имплантаттар менен турбина кырлары үчүн маанилүү. 750 МПа чейинки чыдамдуулукту сактайт

Ички түзүлүш: Аэроңарыктар үчүн реактивдик кыймылдаткыч бөлүктөрүнүн Inconel 718 дагы так кесүү

6 кВт тал кесүү лазеринин тактыгы ±0,05 мм аралыкта Inconel 718 күймө түтүктөрүн 4,2 м/мин ылдамдыкта кесип чыкты 2024-жылы чыккан Springer Materials Science изилдөөсүндө көрсөтүлгөндөй. Азотко негизделген процесс сигма фазасынын чөккүнүн алдын алды, 980°C температурада чыдамдуулукту сактап, аэроңарыктар үчүн AS9100 сапат стандарттарына ылайык келет

Калың жогорку өнімдүүлүктөгү калайымдарды иштетүүнү колдоо

Коллиматордук оптика жана газ динамикасы боюнча жаңылыктар тал лазерлеринин кесүүсүнө мүмкүнчүлүк берет 25 мм титан плита 0,8 м/мин менен <0,3 мм керф —плазма ылдамдыгына барган сайын Ra 12,5 мкм бетин жылбыртат. Динамикалык фокусту түзөтүү көп катардуу аба жана космостук бөлүктөрдүн материалдарынын катмарларын компенсациялайт, пайдалануу ыкмаларын кеңейтет 2022-жылдан бери 35% .

Келечектин багыттары: Чыбыкты лазер менен материалдарды иштетүүнүн чегин кеңейтүү

Туруктуу металлдан тыс пайда болуп жаткан колдонулуштар

Бүгүнкү күнү талкын материалдар менен иштөө үчүн волокондолу лазерлер негизги куралдарга айланып калышты. Алар жаңы композиттерди, кыйын металл-керамикалык аралашуларды жана учактар үчүн термостойкост системалардын катмарлуу түзүлүштөрүн да өнөктөйт. Эң башаты, алар углеродтуу пластмассаны кесип өтүп, жылууга сезгич зонаны 0,1 мм азыраак калтырат. Бул дагы тактык батарейка корпусун электр унааларынын жаңы буындары үчүн жасаганда өндүрүүчүлөргө керек. Келечекте, 2033-жылга чейинки мүдөөлдө, башкы өнөрканалар боюнча көз карандылар волокондолу лазерлердин колдонулушунун жылдык 18 пайызына чейин өсө тургандыгын күтүшөт. Бул жерде негизги түрткү болуп титанын негизинде 3D басып чыгаруу технологиясын колдонуу менен күрөөлүү бөлүктөрдү басып чыгарууга кызыгуу арттыруду.

Инновациялык материалдарды иштөө өндүрүштүн жаңы ыкмаларында

Иштетүүчүлөр роботтоштурулган далдоо жана каптоо системалары менен тал кабыл алгычтарды бүтүн бир машиналык өндүрүштүк уячалар жасоо үчүн бириктирип жатышат. 2023-жылы жүргүзүлгөн талдоо аралаш системалар материалдардан турган түзүлүштөрдүн чыгымдарын азайтканын көрсөттү 34%бул интеграция аллюминий жылуу радиаторлорун кесүү жана күч электроникасында колдонулуучу коллектордун баскычтарын далдоону бир убакта аткаруу мүмкүнчүлүгүн берет—бул үч айырмаланган процесстерди талап кылган иштер.

Көп материалдуу өндүрүш сызыктары үчүн акылдуу параметрлерди өзгөртүү

Искусственый интеллект менен камсыздалган тал күрөн лазерлери 2 кВт тө 12 кВт чейинки күч чыгышын автоматты түрдө түзөтүп, ар кандай материалдар колдонулган сайын 15-ден 25 барга чейинки жардамчы газ басымын баскынга алат. Өткөн жылы Интернет нерселер тармагы аркылуу туташкан системалар сыноолордо чириди 41% кыскарткан. Бул оңдой системалар материалдын калыңдыгында болуп жаткан өзгөрүүлөрдү ушул учурда таап беришкен. Алуу түрдүү материалдардан турган барактарды кесүү жолдорунда машиналык окуу алгоритмдери традициялык ыкмаларга салыштырмалуу анча жакшы иштейт. Автомобил өндүрүүчүлөр чөйрө бөлүктөрү үчүн материалдын колдонулушу 98% ка жеткен, бул стандарттуу төгөмдүн программалык камсыздоосу менен эле алынган натыйжага караганда 22% жогору экенин өнөр жайында чыккан баяндамалар көрсөтүүдө.

Көп берилүүчү суроолор

Тал күрөн лазер кесүүчү машиналар CO2 лазерлерге караганда эмнеге тиимдүүрөк?

Тал күрөн лазерлери электрди жарык энергиясына айландырууда 95% чейин эффективдүү, бул эски CO2 лазер технологиясынын эффективдүүлүгүнө караганда дээрлик эки эсе. Бул кесүү жылдамдыгын көбөйтөт жана операциялык чыгымдарды төмөндөйт.

Тал күрөн лазерлери 20 мм ден калың материалдарды кесе алабы?

Ооба, жаңы иштеп чыгуулар тал күрөн лазерлерине 25 мм чейинки материалдарды кесүүгө мүмкүнчүлүк берет, атайын аллюминий жана титан үчүн колдонуу мүмкүн болгон ар кандай өнөр жай тармактары үчүн жардам берет.

Тал күрөн лазерлери жылууга тийишкен аймакты канча кемитет?

CO2 лазерлерине салыштырмалуу тал күрөн лазерлери жылууга тийишкен аймактын туурасын 80% чейин кемитет, бул ар кандай өнөр жай тармактарында тактыкты камсыз кылат.

Тал күрөн лазерлери аллюминий кесүүгө жарашканбы?

Тал күрөн лазерлери аллюминийди эффективдүү кесе албайт, атайын импульсту модуляциялоо жана азот жардам газ стратегияларын колдонуу менен жарылууларды жана термалдык зыянды кемитет.