Kako izbrati stroje za lasersko rezkanje za kovinsko obdelavo v majhnih serijah?

Vlaknasti nasproti CO2 Stroji za lasersko rezanje : Prilagoditev tehnologije kovini in količini

Zakaj vlaknasti laseri prevladujejo pri rezanju kovin v majhnih serijah: učinkovitost, ravnanje z odsevnostjo in zasedeno površino

Fiber laserski rezalniki resnično sijajo pri delu s kovinskimi deli v majhnih količinah. Te naprave imajo trdno zgradbo, zaradi česar so bistveno učinkovitejše kot tradicionalni CO2 sistemi na plin, pri čemer pogosto prihranijo okoli 35 % ali več na računih za električno energijo. Ena velika prednost je, kako uspešno obdelujejo reflektivne materiale, kot sta baker in aluminij, ne da bi povzročili škodo zaradi nevarenjih odbojev nazaj, zato ni potrebno porabiti dodatnih sredstev za posebne protiodbojne prevleke leč. Poleg tega ti laserji zavzamejo veliko manj prostora na delavnem prostoru, včasih celo zmanjšajo potreben tlorisni prostor za skoraj polovico, kar je zelo pomembno v tesnih delavnicah. Pri tanjših jeklenih pločevinah debeline pod 6 mm fiber laserji navadno prerežejo material približno 30 % hitreje kot starejši CO2 modeli, kar pomeni, da se prototipi hitreje dokončajo in se serije proizvodnje lažje ter hitreje izvedejo.

Ko so CO2 laserji še vedno aktualni: hibridni materiali in izjeme pri debelih kovinah

Še vedno obstajajo situacije, ko ima uporaba CO2 laserjev smisel, kljub novejšim alternativam. Eden izmed primerov je obdelava materialov, ki niso izključno kovinski, temveč vsebujejo tudi druge komponente. Vzemimo na primer kovinske tesnilne obroče s kemično vezanim gumenim delom. CO2 laser se pri teh nekovinskih delih bolje absorbira kot pri optičnih vlaknastih laserjih. Drug primer je obdelava zelo debelih konstrukcijskih jeklenih plošč, debelejših od 15 mm. Tukaj dolžina valovanja CO2 laserja okoli 10,6 mikrona bistveno vpliva na kakovost. Rezi so bolj ravni in imajo znatno manj nagiba na robovih – kar je zelo pomembno za dele, ki morajo pravilno prenašati obremenitev. Toplotni problemi so še en dejavnik. Pri dolgotrajnih operacijah na debelih ploščah CO2 sistemi ostanejo ure dolgo stabilni in natančni, medtem ko se vlaknasti laserji ob segrevanju lahko odmikajo od želenega kurza.

Razprševanje mitske 'samo-vlaknaste' uporabe: fleksibilnost v okoljih za prototipiranje mešanih materialov

Kaj deluje najbolje, resnično odvisno od tega, kake materiale se uporabljajo vsak dan, namesto da bi se držali neke tehnološke modnije. Delavnice, ki stalno preklapljajo med različnimi materiali, kot so tiste, ki izdelujejo prototipe za letala z aluminijastimi deli, titanovimi komponentami in kompozitnimi materiali, pogosto ugotovijo, da je smiselno imeti obe laserski sistemi v obratovanju. Vlaknasti laserji so odlični, kadar je treba hitro obdelati kovinske dele, a ko je potreben akrilni predlog ali del iz izolacijskega polimera, prisotnost CO2 sistema na lokaciji prihrani preglavic vsem, namesto čakanja na zunanje dobavitelje. Glede na nekaj poročil FMA-jevcev, ki spremljajo te stvari, kombiniranje obeh tehnologij zmanjša čase čakanja za približno 22 % pri zapletenih izdelavah. Takšna razlika v hitrosti se sčasoma dosti pozna v intenzivnih proizvodnih okoljih.

Prilagoditev moči lasera debelini materiala in zahtevam za serijo

Usklajevanje izhodne moči 1–6 kW s pogostimi kovinami: jeklo, nerjavno jeklo, aluminij, baker in mesing

Pravilna moč laserja se določi na podlagi vrste materiala, s katerim delamo, in njegove debeline. Ogljikovo jeklo, ki ne odbija svetlobe in je debelo manj kot 4 mm, običajno dobro rezultate daje z laserji z močjo med 1 in 2 kW. Pri nerjavnem jeklu do 6 mm debeline je rezanje zahtevnejše, še posebej pa pri sijajnih kovinah, kot sta aluminij in baker, ki potrebujeta okoli 3 do 4 kW, saj zelo odbijata svetlobo in imata drugačno toplotno prevodnost. Pri debelejših pločevinah od 10 do 20 mm pomaga višja moč 4–6 kW ohraniti dobro kakovost reza. Pri bakru in mesingih pa bodite pozorni, saj ti kovini potrebujeta približno 20 do 30 odstotkov več moči v primerjavi z običajnim jeklom pri enaki debelini, ker energije ne zadržujeta tako učinkovito. Pravilen ravnotežje med nastavitvijo moči in reakcijo materiala je ključnega pomena, da se izognemo težavam, kot so ostanek šlama, neželene točke oksidacije ali nepopolno ločeni rezi.

Zmanjševanje donosov pri visoki moči: zakaj 3 kW pogosto prekaša 6 kW pri tankih listih in kratkih serijah

Pri delu s kovinami večje debeline te močne 6 kW laserje opravijo delo dovolj dobro, čeprav porabijo veliko energije pri tanjših materialih debeline tri milimetre ali manj. Preklop na model z močjo 3 kW dejansko enako hitro prereže tanke pločevine, hkrati pa prihrani okoli 25 do 30 odstotkov stroškov električne energije. Obstaja še ena prednost: nižja moč pomeni manj prenesene toplote v okoliško kovinsko površino, kar pomeni, da kritični deli ohranijo svoje strukturne lastnosti po rezanju. Delavnice, ki obdelujejo manjše serije pod petdeset kosov, bodo s časom opazile resnične prihranke, predvsem zaradi manjše porabe pomožnega plina in redkejših vzdrževalnih preverjanj. Srednje močna oprema ponuja dodatno fleksibilnost delavnicam, saj omogoča hitrejši zagon prebadalnih operacij in lažji prehod med različnimi tipi delov brez izgube produktivnosti.

Doseganje natančnosti in kakovosti roba pri zapletenih geometrijah z nizko količino

Upravljanje širine reza, koničnosti in toplotno vplivnega območja (HAZ) za prototipe z ožjimi dopusti

Pravilna natančnost pri prototipih v majhnih serijah je odvisna od hkratnega upravljanja treh glavnih dejavnikov: širine reza (kerf), kota koničnosti in velikosti toplotno vplivnega območja okoli reza. Pri izdelavi delov, ki zahtevajo ožje tolerance, kot so +/- 0,1 mm, kar je standard za letalske dele ali medicinske naprave, lahko današnji sistemi vlaknastih laserjev izvedejo reze široke le 0,1 mm, tudi v nerjavnem jeklu debeline 3 mm. Koničnost ostaja pod 0,5 stopinje zahvaljujoč nastavljivim fokusnim nastavitvam med rezanjem. Zamenjava pomožnega plina z dušikom namesto kisika prav tako bistveno vpliva – zmanjša toplotno vplivno območje za približno 70 %. To je zelo pomembno pri delu s titanovimi zlitinami, kjer je za dolgoročno zmogljivost nujno ohraniti utrujenostno trdnost po rezanju.

Prilagodljiv programski paket izravnava pomik reza med zapletenimi rezki, kar omogoča ostre notranje vogale in natančnost na ravni mikronov. Natančno prilagajanje frekvence impulzov preprečuje nastanek šlama na tankih kovinah, medtem ko optimizirane tehnike prebadanja odpravijo mikropraskove v bakerjevih zlitinah, s čimer postane lasersko rezkanje v majhnih serijah učinkovita rešitev za prototipe ključne pomembnosti.

Optimizacija avtomatizacije in programske opreme za občasno proizvodnjo v majhnih serijah

Poenostavitev delovnih tokov: programska oprema za gnezdenje, integracija CAD/CAM ter nastavitve z enim klikom za serije do 10 delov

Ko se dela na občasnih majhnih serijah kovinskih delov, potrebujejo laserski rezalniki posebno programsko opremo, da iz njih izžamemo največ in hkrati zmanjšamo stroške na kos. Programi za razporeditev, ki so danes na voljo, zelo pametno razporejajo komponente na pločevino, kar znatno zmanjša količino odpadnega materiala, tudi kadar se hkrati izdeluje le nekaj kosov. Nekatera podjetja poročajo, da na ta način prihranijo okoli 20 % materiala. Pretvorba dizajnov iz CAD-a v CAM sisteme danes poteka brez težav, zato ni potrebno ročno vnašati vseh teh zapletenih oblik v stroj. Preprosto uvozite datoteko in začnete. Poglejmo si še čase nastavitve. Z enim klikom lahko operaterji obnovijo prejšnje nastavitve, kar prihrani ure, ki bi jih sicer porabili za prilagajanje parametrov med posameznimi naročili. Pri serijah manj kot deset kosov to pomeni ogromno razliko. Vsa ta avtomatizacija pomaga ohranjati visoko kakovost med serijami, pospešuje izdajo izdelkov in omogoča manjšim delavnicam, da tekmujejo po ceni, ne da bi morali zmanjševati natančnosti ali doslednosti med posameznimi deli.

Pogosta vprašanja

Kakšne so prednosti vlaknastih laserskih rezalnikov v primerjavi s CO2 sistemi?

Vlaknasti laserski rezalniki so učinkovitejši, bolje obdelujejo refleksivne materiale brez poškodb in zavzamejo manj prostora v primerjavi s CO2 sistemi. Prav tako so hitrejši pri rezanju tanjših jeklenih pločevin.

V katerih primerih so še vedno prednostni CO2 laserski sistemi?

CO2 laserji so prednostni za materiale, ki vključujejo nepkovinske komponente, kot so gumijaste tesnilne plošče, ter za debele konstrukcijske jeklene pločevine nad 15 mm, kjer njihova daljša valovna dolžina omogoča kakovostnejše reze.

Kako vpliva izhodna moč lasera na rezanje?

Moč lasera mora biti prilagojena vrsti in debelini materiala. Nižja moč je primerna za tanjše materiale in pomaga zmanjšati stroške ter prenos toplote, medtem ko je za debelejše materiale potrebna višja moč.

Zakaj je koristno kombinirati vlaknaste in CO2 laserske sisteme?

Kombinacija obeh sistemov ponuja večjo prilagodljivost delavnicam, ki obdelujejo raznolike materiale, pospeši zapletene izdelave in omogoča izdelavo prototipov za širok nabor komponent brez potrebe po izvedenju del izven hiše.

Kako lahko avtomatizacija in programska oprema optimizirata proizvodnjo v majhnih serijah?

Programska oprema za gnezdenje, integracija CAD/CAM ter avtomatizirana nastavitev prihranita čas, zmanjšata odpad materiala in poenostavita delovne postopke, s čimer se izboljša učinkovitost in omogoči majhnim delavnicam, da ostanejo konkurenčne.