Fiberli lazerli qirqish mashinasi qanday materiallarni samarali qayta ishlashi mumkin?

Fiberli lazer kesish mashinalari metallar ishlanishida qanday ustunlik qiladi

Tushunish Fiber Laser Cutting Machines va metall ishlab chiqarishdagi ustunliklari

Fiber Laser Cutting Machines metall ishlab chiqarish zavodlarida o'yinni o'zgartirdi, chunki ular mikronlarga qadar juda aniq tafsilotlarni amalga oshirishga qodir bo'lgan juda ham fokusslangan, kuchli lazer nurlarini ishlab chiqaradi. Bu tizimlarning ajralib turish sababi elektr energiyasini foydali yorug'lik energiyasiga aylantirishda ularning taxminan 95% foydali ishlash samaradorligi bilan ifodalanadi, bu esa eski CO2 lazer texnologiyasiga qaraganda deyarli ikki barobar yaxshiroqdir. Haqiqiy kesish tezligi jihatidan esa, 2023-yilgi Ishlab chiqarish texnologiyalari hisoboti ma'lumotlariga ko'ra, fibraviy lazerlar an'anaviy plazma kesish usullariga qaraganda metallarni o'ttiz marta tezroq kesib o'tishlari mumkin. Bunday tezlik orttirish fabrikalarning sifatni qurbon qilmasdan mahsulotlarni ancha tezroq ishlab chiqarishiga imkon beradi va shu tariqa ishlab chiqaruvchilar uchun chiqarish quvvatini oshirish maqsadida fibraviy lazerlarni aqlli investitsiya sifatida qilishni ma'qul qiladi.

Kesish samaradorligi va sifatiga ta'sir qiluvchi lazer parametrlari: Quvvat, tezlik va dog' o'lchami

Optimal kesish ishlari uchta asosiy parametrni muvozanat qilishga bog'liq:

• Quvvat (1-20 kW): Yuqori quvvat zichroq materiallarni qayta ishlash imkonini beradi, lekin energiya xarajatlarini oshiradi
• Tezlik (0-50 m/min): Egri varaqalar (<10 mm) sifatni yo'qotmasdan 30 m/min tezlikda kesilishi mumkin
• Dog' o'lchami (10-100 µm): Kichik diametrlar (<30 µm) chegarani yaxshilaydi, lekin nurlanishni aniq sozlashni talab qiladi

Bu parametrlarni dinamik ravishda sozlavchi AI yordamchi tizimlari yetkazib beradi 18-22% yuqori ishlab chiqarish hajmi , 2024-yilgi Lazur Qayta Ishlash So'rovi ma'lumotlariga ko'ra.

Sanoatda Tolali Lazur Kesish Uchun Material Qalinligi Chegaralari

Zamonaviy tolali lazerlar turli sanoat materiallarini qayta ishlashda qo'llaniladi:

• Ugilik metalli: 0,5-40 mm (1kW-20kW tizimlari)
• Tuzalangan tayyor oq maydon: 0,3-30 mm azot yordamchi gazi bilan
• Alyuminiy qotishmalari: 0,5-25 mm impuls modulatsiyasini qo'llash

Ayniqsa, 6 kW quvvatli tizimlar endi 25 mm zanglamaydigan po'latni 1,2 m/min tezlikda kesing 300% tezroq 2019 yilgi baholangan ko'rsatkichlarga nisbatan yuqori bo'lgan.

Issiqlik ta'sir ko'rsatadigan zona (HAZ) va o'tkazuvchan metallarda issiqlik shikastlanishi

Fiber lаzerlar CO2 lаzerlаrgа qarаgаndа HAZ enini 60 dаn 80% gаchа kаmаytirishi mумkin. Bu esa hаttoki kichik miqdordаgi issiqlik shikаstlаnishlаri muhim bo'lgаn аvіаkоsmik qismlаrni yasаshdа ulаrni judа muhim qilаdi. Impulsli rejim sozlamalaridan foydalanganda, tеrmоstоykoqli po'lat mаtеriаllаr uchun hаrоrаt 350 dаrаjаdаn оshmаydi. Bu esa metall tuzilish xususiyatlarini saqlab turishga yordam beradi. Mаsаlаn, 304L po'latini oling. Uning 3 kilovatli fiber lаzer bilаn kеsish nаtijаsidа HAZ taxminan 0.08 millimеtrni tаshkil qilаdi, bоshqа tomondа CO2 lаzеr tеxnоlоgiya 0.25 millimеtrli isitilgаn zоnа qоldirаdi. Bu fаrqlаr judа kichik ko'rinishi mумkin, lekin аniq ishlab chiqаrish sohasida ular katta аhаmiyatgа egа.

Fiber lаzеrlаrning CO2 lаzеrlаrgа qarаb аfzаliyatlаri

Fiber lаzеrlаr CO2 lаzеrlаrdаn uchta аsоsiy jihаtdа ustun turadi:

1. Ishlab tushirish xarajatlari: har bir kesish uchun 70% kamroq energiya iste'moli
2. Xizmatlash: Sozlash uchun hech qanday akslarni talab qilmaydi, bu esa to'xtash vaqtini kamaytiradi 45%
3. Yupqa material tezligi: 4-6 marta tezroq 6 mm dan qalinroq bo'lmagan varaq ustida

Metall varaq ishlash operatsiyalari uchun bu quyidagicha tarjima qilinadi 18-22 so'm/soat tejab beradi 2024-yilgi metall ishlash samaradorligi bo'yicha 6 kVt quvvatli tizimlarda oddiy po'latni (mild steel) ishlashda.

Karbon po'lat va Nirog'lanuvchi po'lat: Asosiy sanoat sohalari

Nima uchun Karbon po'lat tolali lazer energiyasiga yaxshi javob beradi

Beliy o'tkazuvchanlik 0,05% dan 2,1% gacha bo'lgan uglerodli po'lat 1070 nm tolali lazer uzunligini yaxshi so'radi. Boshqa metallar ayni shu energiyaning ko'p qismini aks ettiradi, lekin uglerodli po'lat uning taxminan 95% qismini kesish jarayoniga o'tkazadi. Shu tufayli biz sanoatda qo'llaniladigan 1 mm qalinlikdagi varaqni daqiqasiga 40 metr tezlikda kesishimiz mumkin. Bu xom-ashyo avtomobillar ramkasi va aynan shu yerda aniqlik muhim bo'lgan bino konstruktsiyalari uchun ajoyib ishlaydi. Yana bir katta afzallik shundaki, 20 mm dan qalin bo'lmagan uglerodli po'latni kesishda tolali lazerlar oddiy plazma kesish usuliga qaraganda taxminan 30% kamroq elektr energiyasini iste'mol qiladi. Ishlab chiqarish jarayonida ushbu energiya tejash muddat o'tishi bilan oshib boradi.

Oddiy va Yuqori uglerodli po'latni kesish uchun optimal lazer sozlamalari

Parametr	Oddiy po'lat (0,1-0,3% C)	Yuqori uglerodli po'lat (0,6-1,0% C)
Quvvat (W)	2,000-3,000	3,500-4,500
Tezlik (m/min)	6-10 (6 mm uchun)	2,5-4 (6 mm uchun)
Yordamchi gaz	Kislorod (oksidlovchi)	Nitrogen (not reaktiv)

Yuqori uglerodli po'latlar qattiqroq bo'lgani uchun ularni kesish uchun kuchliroq quvvat talab qilinadi, shu bilan birga, kislorod yordami esa yengil po'latlarni kesishni eksotermik reaksiyalar hisobiga tezlashtiradi. Nitrogen asboblar po'latlarida kesish chegarasidagi oksidlanishni 72% gacha kamaytiradi va 2023-yilda o'tkazilgan sanoat tadqiqotida tasdiqlanganidek, kesilgandan keyin ishlov berish qobiliyatini saqlab turadi.

Zanglamaydigan po'latni aniq kesish va korroziyaga chidamlilikni saqlash

Fiberli lazerlar kerf kengligini 0.1 mm dan kamaytiradi, tibbiy va oziq sanoati jihozlarida chiqadigan chiqindi miqdorini kamaytirish uchun. Ular juda qisqa impulslar davomiyligi (<0,5 ms) kesish chegaralarida xromning kamayishini oldini oladi va korroziyaga chidamlilik uchun muhim bo'lgan 10,5% xrom chegara qiymatini saqlab turadi. Sinovlar 304L zanglamaydigan po'latni lazer bilan kesish natijasida tuzli suvga chidamliligining 98% ni saqlab qolishini qirqilgan qismlarga qiyoslaganda tasdiqlaydi.

Austenitli va Martensitli zanglamaydigan po'lat navlarida HAZ ni minimal darajada kamaytirish

Pulsli fiberli lazerlar HAZ ni <50 µm 20-50 kHz chastotalar orasida aylanish orqali 316L austenitli po'latda hisoblanadi. 410 kabi martensitli sertifikatlar uchun tor issiqlik ta'siri keyingi qayta ishlashni osonlashtiradi (150-370 °C), egiluvchanlikni tiklaydi. 2024-yilda o'tkazilgan tahlil HAZ bilan bog'liq chiqindilar miqdorini kamaytirishda volokonli lazerlar CO2 lazerlariga qaraganda 19%aviatsiya ishlab chiqarishda nisbatan

Alyuminiy va Boshqa Aks ettiruvchi Noferromagnit Metallarni Kesish

Volokonli Lazerli Kesish mashinasi yordamida Alyuminiyni Qayta Ishlashning Qiyinchiliklari Aks ettiruvchanlik tufayli

Aluminiyning taxminan 95% atrofida deyarli to'liq aks ettiruvchanligi va shu bilan birga uning yuqori issiqlik o'tkazuvchanligi (200 W/m K dan yuqori) ishlab chiqaruvchilar uchun jiddiy qiyinchiliklarga sabab bo'ladi. 1 mikron to'lqin uzunligida ishlaydigan tolali lazerlar CO2 bilan solishtirganda aks etishni kamaytirsa ham, aviatsiya sifatidagi materiallarda uchraydigan shu qadar silliq sirtlar optik komponentlarga zarar yetkazadigan darajada energiya qaytarib yuborishlari mumkin. Kesishni boshlash uchun po'latga qaraganda taxminan 20 dan 30% gacha ko'proq quvvat zichligi talab qilinadi, chunki aluminiy issiqlikni juda tez tarqatadi. 1100 seriyali sof aluminiy brendlarini qayta ishlash 6061 T6 qotishmasi kabi qayta ishlangan variantlarga qaraganda ancha qiyinroq. Ishlab chiqarish do'konlarining aytishicha, shu qayta ishlangan variantlar lazer nurlarini yaxshiroq yutadi va kesish jarayonida ancha kamroq chiqindilar hosil qiladi.

Toza va ishonchli aluminiy kesish uchun impul's modulyatsiyasi va yordamchi gaz strategiyalari

1 dan 8 mm gacha qalinlikdagi alyuminiy varaq bilan ishlashda adaptiv impulslar shakllantirish muhim farq yaratadi. Ayniqsa, 1 dan 5 kGts chastotali burst rejimli impulslardan foydalanganda, ushbu usul suyuq metall hovuzini boshqarishni yaxshilaydi. Material Processing Journal jurnalida o'ttgan yili nashr etilgan maqolaga ko'ra, uzluksiz to'lqinli ishlashga qiyoslaganda qirralarda to'lqinlanish 18% ga kamayadi. Daryolar yoki avtomobillarda foydalaniladigan qattiq muhitga chidali bo'lishi kerak bo'lgan qismlar uchun 15 dan 20 bar bosimga ega azot yordamchi gazi qo'shish ajoyib natija beradi. Bu eritilgan materialni samarali ravishda chiqarib tashlash bilan birga oksidlanishni oldini oladi. Ba'zi ishlab chiqaruvchilar endi azot bilan kesishni kislorod bilan qirralarni sig'imi bilan birlashtirishadi. Elektrli transport vositalari komponentlariga bo'lgan talab tez o'sayotgani sababli, batareyali panellar ishlab chiqarish chizig'ida ushbu yondashuv tezlikni taxminan 12% ga oshirdi.

Fiber lazerlar qalin alyuminiyni kesishlari mumkinmi? Sanoatdagi shubhalarni bartaraf etish

Eng so'nggi yangilanishlar to'liq 25mm qalinlikdagi alyuminiyni kesish imkonini beruvchi tolali lazerlarni amaliyotda qo'llashni 15mm qalinlikdagi materiallarni kesish bilan cheklangan bo'lganidan ancha uzoqqa olib chiqdi. 12kV quvvatli sozlanma va shu dinamik nurlar tebranishini qo'llasa, 5083 marin alyuminiyni 20mm qalinlikda taxminan 0.8 metr/daqiqa tezlikda kesib, aniq belgilangan chegarani ±0.1mm doirasida saqlab turadi. Bunday ishlash sifati avval faqat plazma kesishda amalga oshirilardi. Lekin 12mm dan qalinroq materiallar bilan ishlashda nurlar tebranishini 40 dan 50 mikron oralig'ida sozlash orqali keraksiz konus effektini oldini olish uchun ishlov berish usulini o'zgartirish kerak. Bunday sozlash esa gaz sarfini taxminan 35% gacha oshirishga olib keladi. 30mm dan qalinroq plitalar uchun CO2 lazerlar hali ham asosiy hisoblanadi. Biroq, alyuminiyning 20mm gacha qalinlikdagi materiallar bilan ishlovchi sanoat sohalarining aksariyatida tolali lazer tizimlari hozirgi kunda turli ishlab chiqarish sohalarida beshdan to'rtta talablarga javob bera oladi.

Yuqori samarali qotishmalar: shiddatli sanoatda ishlatiladigan titanning va Inconelning o'ziga xos xususiyatlari

Fiberli lazerli kesish mashinasining titanning va Inconel bilan moslanuvchanligi

Titanning va biz Inconel deb ataydigan nikelga asoslangan yuqori mustahkamlikdagi qotishmalarni qayta ishlashda tolali lazerlar 1,08 mikron to'lqin uzunligi tufayli o'ziga xos yorqinlik namoyon qiladi. Bu materiallar shu turdagi lazer nurlanishini CO2 lazer nurlariga qaraganda taxminan 47% yaxshiroq so'radilar, bu jarayonni umumiy hisobda ancha samarali qiladi. Samaradorlikka kelib tushsak, titanning issiqlik o'tkazuvchanligi yaxshi emas (taxminan 7,2 vatt/metr Kelvin), shu sababli lazer energiyasini kerakli joyga tarqatishdan ko'ra aniq yetkazadi. Inconel qismlar uchun esa azotni himoya gaz sifatida foydalanish orqali kesishda yana bir afzallik mavjud. Jarayon davomida material oksidlanishga chidamli bo'lib qoladi, bu esa tozaroq kesishni va keyingi sifat muammolarining kamayishini anglatadi.

Titanning lazer kesish jarayonida issiqlik kuchlanishini boshqarish

Nazorat qilinuvchi impul's modulyatsiyasi aeronavtika sifatidagi titanning issiqlik kuchlanishini kamaytiradi 25%kritik komponentlarda mikrosilinlarni oldini oladi. Zamonaviy tizimlar temperaturani 400°c dan past saqlash uchun 8 ms dan kichik impulslar va kislorodsiz yordamchi gazlardan foydalanadi, 750 MPa dan yuqori chiquvchanlik qarshiligini saqlab turadi—bu tibbiy implantlar va turbina pallalari uchun muhim.

Tadqiqot hikoyasi: Aeronavtika uchun Jet dvigatellaridagi Inconel 718 ni aniqlik bilan kesish

6 kW li tolali lazer ±0,05 mm gacha aniqlikda 2024-yilgi Springer Materialshunoslik fanlari jurnalida keltirilgan ma'lumotga ko'ra, 4,2 m/min tezlikda Inconel 718 yoqish kamarlarini kesdi. Azotli jarayon sigma fazasi cho'kmasini oldini olgan, 980°C da surilish qarshiligini saqlab qolgan va AS9100 sifat standartlariga javob berdi.

Qalinroq yuqori samarali qotishmalarni qayta ishlashga imkon beruvchi yangiliklar

Kollimatorli optika va gaz dinamikasidagi yutuqlar endi tolali lazerlar bilan 25 mm li titandagi plitalarni kesish imkonini berdi 0.8 m/min tezlikda <0,3 mm kesish — plazma tezligiga qarshi turib, Ra 12,5 µm sirtlarni ishlab chiqarish. Dinamik fokal masofani sozlash ko'p qavatli aviatsiya qismlaridagi materiallarning qatlamlarini kompensatsiya qiladi, qo'llash sohalarini kengaytiradi 2022 yildan buyon 35% .

Kelajak tendentsiyalari: Tolali lazerli material qayta ishlash chegaralarini kengaytirish

An'anaviy metallardan tashqari vujudga kelayotgan dasturlar

Tolali lazerlar bugungi kunda barcha turdagi qiyin materiallar bilan ishlash uchun kerakli vositalarga aylandi. Ular murakkab kompozitsiyalarni, shovqinli keramika-metall aralashmalarini va hatto uchuvchi apparatlarning issiqlikni himoya qilish tizimlari uchun qatlamlar strukturasi bilan ishlay oladi. Haqiqatan ham ajralib turadigan narsa - uglerodli tolali plastmassalarni kesish qobiliyati, unda issiqlik ta'sir qilgan zona faqat 0.1 mm dan kam bo'lib qoladi. Elektr transport vositalarining yangi avlodi uchun batareya korpuslarini tayyorlashda ishlab chiqaruvchilarga aynan shu darajadagi aniqlik kerak bo'ladi. Kelingi yillarda, aksariyat sanoat kuzatuvchilari 2033-yilgacha additiv ishlab chiqarishda toli lazerlardan foydalanish yiliga o'rtacha 18% ga oshishini kutilmoqda. Bu erda asosiy harakatlantiruvchi kuch sifatida turli sohalarda 3D bosmali texnologiyalardan foydalanib titan qiyin qismlarni bosib chiqarishga bo'lgan qiziqishning ortib borayotganligi namoyon bo'lmoqda.

Murakkab Materiallarni Ishlashni Birlashtirish Innovatsion Ishlab Chiqarishda

Ishlab chiqaruvchilar bitta mashinadan iborat ishlab chiqarish hujayralarini yaratish uchun robotlashgan payvandlash va qoplash tizimlari bilan tolali lazerlarni integratsiya qilmoqdalar. 2023-yilgi tahlil aralash tizimlarning ko'p materialli montaj xarajatlarini 34%ga kamaytirishini aniqladi. Ushbu integratsiya quvvat elektronikasida alyuminiy issiqlikni tarqatgichlarni kesish va misdan yasalgan avtobuslarni payvandlashni bir vaqtning o'zida amalga oshirish imkonini beradi — avval bu uch alohida jarayon talab qilingan edi.

Ko'p materialli ishlab chiqarish liniyalari uchun aqlli parametrlarni sozlash

Sun'iy intellekt bilan quvvatlangan tolali lazerlar avtomatik ravishda 2 kW dan 12 kW gacha bo'lgan quvvat chiqishini sozlashi va 15 dan 25 bar gacha bo'lgan yordamchi gaz bosimini turli materiallar ishlatilganda boshqarishlari mumkin. O'ttiz yil oldingi sinovlarda nazorat qilish tizimlarini Internet of Things orqali ulash qoldiq chiqishni 41% ga qisqartirgan. Buning sababi, aqlli tizimlar material qalinligi o'zgarganda o'zgarishlarni darhol aniqlab olishlari mumkin. Turli xil materiallardan tashkil topgan varaqalarni kesish yo'nalishlarini aniqlashda esa mashina o'qish algoritmlari an'anaviy usullarga qaraganda ancha yaxshi natija beradi. Avtomobil ishlab chiqaruvchilarning xabarlariga ko'ra, ular shassi qismlarini tayyorlashda materiallardan 98% foydalanishlari mumkin bo'ldi, bu esa standart dasturlash dasturlarining natijasiga qaraganda 22% ga yaxshiroq natija.

Savollar boʻlimi

Tolali lazerli kesish mashinalari nima uchun CO2 lazerlariga qaraganda samaraliroq?

Tolali lazerlar elektr energiyasini yorug'lik energiyasiga aylantirishda 95% gacha samarali bo'lib, bu eski CO2 lazer texnologiyasidan deyarli ikki baravar ko'p. Natijada kesish tezligi oshadi va ishlab chiqarish xarajatlari kamayadi.

Tolali lazerlar 20mm dan qalinroq materiallarni kesishlari mumkinmi?

Ha, so'nggi yutuqlar toplami tola lserlar uchun materiallarni 25mm qalinlikda kesish imkonini beradi, ayniqsa alyuminiy va titanning sanoat sohasida keng qo'llanilishiga imkon beradi.

Tolali lazerlar issiqlik ta'sir qiluvchi zonani qanday kamaytiradi?

Tolali lazerlar CO2 lazerlarga qiyoslaganda issiqlik ta'sir qiluvchi zonaning kengligini 80% gacha kamaytiradi, bu esa aero-kosmik sanoat kabi sohalarda aniq kesish uchun muhim ahamiyatga ega.

Tolali lazerlar alyuminiyni kesish uchun mosmi?

Tolali lazerlar alyuminiyni, ayniqsa qotillangan qotishmalarni kesishda muvaffaqiyatli qo'llaniladi, bu esa akslarni va issiqlik zararlarini minimallashtirish uchun adaptiv impul'sli modulyatsiya hamda azotli yordamchi gaz strategiyalaridan foydalanilishini talab qiladi.