Metāla lokšņu griešana ar lāzeru: process, plusi un mīnusi

Kas ir lokšņu metāla lāzergriešana?

Subtraktīvās ražošanas procesi ir būtiski materiālu modificēšanai detaļu izgatavošanai. Lokšņu metāla lāzergriešana ir viena no standarta metodēm komponentu griešanai un noņemšanai no sagataves. Šī tehnika ietver materiāla detaļu izgriešanu, izmantojot lāzera starus.

Lāzergriešanas tehnoloģija balstās uz datorizētās ciparu vadības (CNC) tehnoloģiju, kas nodrošina tās nevainojamo precizitāti. Pirms CNC griešanas vai lāzergriešanas operācijas operatoram datorā jāievada kodi vai programmas, kurās sīki izstrādāti dizaini vai paraugi.

Lokšņu metāla lāzergriešanas process

Metāla lāzergriešana ietver lāzera staru izmantošanu metālu un sakausējumu kausēšanai, tādējādi radot gludus un asus griezumus. Lāzergriešanas process sastāv no divām operācijām, kas darbojas sinhroni.

Pirmā ietver materiāla absorbēto fokusēto lāzera staru — enerģiju, kas veic griezumu. Otrā ietver griešanas sprauslu, kas ir koncentriska lāzeriem un nodrošina procesam nepieciešamo tehnoloģisko gāzi. Gāze aizsargā apstrādes galvu no tvaikiem un šļakatām, kā arī palīdz noņemt atlikumus no griezuma vietas (kerf).

Būtībā pastāv trīs lokšņu metāla lāzergriešanas metodes.

1. Lāzera staru kausēšanas griešana

Lāzera staru kausēšanas griešanas procesā izmanto inertu gāzi, galvenokārt slāpekli. Zemas reakcijas procesa gāze nepārtraukti iztvaicē materiāla griešanas spraugu. Kad izkusušais materiāls tiek noņemts, inertā gāze novērš oksidēšanos pie griezuma malas, neiejaucoties procesā.

Šī lāzergriešanas metode ir piemērota plakanu, plānu alumīnija sakausējumu un nerūsējošā tērauda lokšņu griešanai, kam nepieciešama augsta estētiskā pievilcība un mazāk apdares darbu.

2. Lāzera staru sublimācijas griešana

Kā norāda nosaukums, lāzera staru sublimācijas griešana iztvaicē materiālu. Tā vietā, lai kausētu materiālu kā citos lāzergriešanas procesos, tas nekavējoties tiek mainīts no cietas vielas uz gāzi — sublimācija.

Tāpat kā kausēšanas griešanā, lāzera staru sublimācijas griešanā izmanto inertas gāzes, lai izpūstu materiāla tvaikus no griezuma vietas. Tādējādi uz griešanas malas nav oksidētāju. To bieži izmanto organisko materiālu, piemēram, koka, ādas, tekstila u.c., griešanai.

3. Lāzera staru dedzināšanas griešana

Lāzera staru dedzināšanas griešanā izmanto degošu gāzi — skābekli —, lai izspiestu izkusušo materiālu. Lāzers uzkarsē sagatavi, radot spontānu aizdegšanos pēc materiāla kušanas. Skābekļa gāze nodrošina vairāk enerģijas griešanas procesam caur oksidāciju — eksotermisku reakciju.

Dedzināšanas griešana ir ideāli piemērota mīkstā tērauda un kūstošu materiālu, piemēram, keramikas, griešanai. Šis griešanas process var izraisīt apdegumus uz griešanas virsmas, jo gāze ir oksidētājs. Pareiza procesa parametru optimizācija palīdzēs novērst skabargu veidošanos.

Lāzeru veidi lokšņu metāla griešanai

Ražotāji materiālu griešanai parasti izmanto trīs dažādu veidu lāzerus. Katram lāzera veidam ir atšķirīgas iezīmes, un tas ir vislabāk piemērots konkrētu materiālu griešanai. Zemāk ir sniegts pārskats par trim lāzeru veidiem griešanai.

1. Šķiedru lāzeri (Fiber Lasers)

Šķiedru lāzera griešanas mašīnas griešanai izmanto stikla šķiedru. Tie rada ļoti lielu jaudu jaudīgiem precīzijas griezumiem. Šis lāzers pieder cietvielu lāzeru saimei, kas rodas no "sēklas lāzera", ko pastiprina īpašas stikla šķiedras.

Šie lāzeri ir piemēroti gandrīz visu materiālu griešanai, sākot no metāliem un sakausējumiem līdz nemetāliem, tostarp kokam, stiklam un plastmasai. Papildus griešanai tie ir ideāli piemēroti citām operācijām, piemēram, atlaidināšanai un gravēšanai.

Turklāt tie ir visizturīgākie lāzeri, kuru kalpošanas laiks pārsniedz 25 000 stundu un kuriem nepieciešama mazāka apkope.

2. CO₂ lāzeri

CO₂ lāzeri rada lāzera starus, izlaižot elektrisko strāvu caur cauruli, kas piepildīta ar inertu gāzu maisījumu, galvenokārt slāpekli un hēliju. Tie ir visizplatītākie lāzeru veidi, jo ir efektīvi un rentabli, un lielā ātrumā griež vairāku veidu materiālus.

Tomēr tie rada mazāku griešanas jaudu salīdzinājumā ar šķiedru lāzeriem. Tāpēc tie nav izcila izvēle lokšņu metāla lāzergriešanai. Parasti ražotāji dod priekšroku to izmantošanai nemetālu un organisko materiālu, piemēram, koka, papīra, akrila u.c., griešanai.

3. Kristāla lāzeri (Nd: YAG vai Nd: YVO)

Kristāla lāzeri ģenerē starus no Nd: YAG (ar neodīmu leģēts itrija alumīnija granāts) vai Nd: YVO (ar neodīmu leģēts itrija ortovanadāts, YVO4) kristāliem. Tomēr pēdējais ir biežāk sastopams.

Šie kristāli rada starus ar lielu griešanas jaudu. Tomēr tie ir dārgi un nav izturīgi, to pussabrukšanas periods ir aptuveni 8 000 līdz 15 000 stundu. Tos parasti izmanto plastmasas, metālu un nemetālu, tostarp keramikas, griešanai.

7 lokšņu metāla lāzergriešanas priekšrocības

Apskatīsim lokšņu metāla lāzergriešanas priekšrocības ražošanas nozarē.

1. Augsta precizitāte un akurātums

Lāzergriešana ir piemērota lokšņu metāla griešanai tās īpašās precizitātes dēļ. Mašīnas ir aprīkotas ar iespēju veikt sarežģītus griezumus ar ekstremālu precizitāti un akurātumu. Rūpnieciski lāzergriešana ir pamatmetode lokšņu metāla griešanai ar specifiskām detaļām, kam nepieciešamas stingras pielaides.

Daži griezēji var veikt precīzus griezumus ar precizitāti līdz 0,0005 collām. Tāpēc tā ir palikusi par galveno metodi lielākajā daļā ražošanas uzņēmumu. Tā kā lāzeri izkausē metāla detaļas, griezēji rada maz vai nemaz skabargu. Tā vietā tiek atstāta tīra, gluda un asa mala.

2. Automatizēts process

Lāzergriešana darbojas ar datorizētās ciparu vadības (CNC) sistēmām. Kad tehniskais operators datorā ir ievadījis programmas, process norit neatkarīgi. Tāpēc tam nepieciešama mazāka cilvēka iejaukšanās un kopējais darbaspēks. Tāpat gandrīz nav kļūdu iespēju un tiek palielināta griešanas efektivitāte.

3. Bojājumu novēršana

Pastāv maldīgs priekšstats, ka metāla lāzergriešana izraisa deformāciju. Tomēr tas neatbilst patiesībai. Lāzergriešanas siltums ietekmē tikai niecīgas materiāla daļas, neietekmējot pielaides.

Turklāt lāzergriešanas process ir ātrs; lāzeri uzkarsē un izkausē noņemamās daļas. Tādējādi siltums būtiski neietekmē citas materiāla daļas. Vairumā gadījumu materiālu kropļošana vai deformācija nenotiek.

4. Saderība ar lielāko daļu materiālu

Vēl viena būtiska šīs subtraktīvās ražošanas metodes priekšrocība ir tās spēja strādāt ar plašu materiālu klāstu. Tā viegli griež cauri jebkuram materiālam, neatkarīgi no tā, vai tas ir varš, alumīnijs, nerūsējošais tērauds vai pat titāns. Galu galā materiāla kausēšanai tiek izmantoti lāzeri ļoti augstā temperatūrā.

5. Salīdzinoši zemas izmaksas

Patiešām, lāzergriešanas mašīnas ir dārgas. Tomēr, salīdzinot ar citām CNC mašīnām, tās ir rentablākas. Turklāt tā ir viena mašīna visam — tas ir, viena lāzergriešanas mašīna ir ideāli piemērota visām jūsu griešanas operācijām. Jums nav nepieciešamas nekādas mašīnas modifikācijas dažādām griešanas operācijām.

Turklāt tā ir izturīga. Ierīce nesaskaras ar griežamajiem materiāliem, tāpēc ir maza vai nekāda berze un virsmas nolietošanās. Tāpat tai nav daudz kustīgu detaļu, tāpēc ir mazākas apkopes un servisa prasības. Kopumā lāzergriezēja ekspluatācijas izmaksas ir mazākas salīdzinājumā ar citiem parastajiem ražošanas instrumentiem.

6. Augsta daudzpusība

Papildus lāzergriešanas saderībai ar lielāko daļu materiālu, process ir ļoti daudzpusīgs. Atšķirībā no citām ierīcēm, lāzergriezēju var izmantot vairākām griešanas funkcijām — no vienkāršiem līdz sarežģītiem griezumiem un tiem, kam nepieciešamas stingras pielaides un sarežģīts dizains. Šī funkcija padara to par lielisku izvēli lielākajai daļai nozaru.

7. Zems enerģijas patēriņš

Patiešām, lāzergriezējiem ir nepieciešama jauda, lai griešanas laikā efektīvi uzkarsētu un izkausētu materiālus. Tomēr griešanas tehnika ir energoefektīvāka nekā citas griešanas metodes.

Turklāt, atšķirībā no citām mašīnām, tai ir mazāk kustīgu detaļu, kas nozīmē mazākas enerģijas prasības. Tāpat mašīnas lielais ātrums nozīmē ātru griešanu, ietaupot laiku un enerģiju.

Lokšņu metāla lāzergriešanas mīnusi

Galvenie lokšņu metāla lāzergriešanas trūkumi ir šādi:

1. Nepieciešams tehniskais operators

Lai efektīvi izmantotu lāzergriešanas mašīnu, ir nepieciešams eksperts, kurš pārzina visas tās funkcijas un var laicīgi pamanīt problēmu, lai veiktu atbilstošus labojumus. Ja ierīci neiestatīsiet pareizi, varat sabojāt materiālus vai pašu mašīnu. Tāpēc, ja vēlaties sniegt lāzergriešanas pakalpojumus, jums jāalgo profesionālis.

2. Metāla biezuma ierobežojumi

Lāzergriezējiem ir lieliska saderība ar lielāko daļu materiālu, īpaši lokšņu metālu. Tomēr, strādājot ar bieziem metāliem, varat apsvērt citas griešanas tehnikas. Lielākajā daļā ražošanas nozaru lāzergriezēji griež alumīnija loksnes ar maksimālo biezumu 15 mm un 6 mm tēraudam.

3. Kaitīgu dūmu un gāzu izdalīšanās

Mēs esam noskaidrojuši, ka lāzergriešana ietver siltuma izmantošanu, lai izkausētu materiālus, ko tā griež. Mašīnai kausējot katru materiālu, vidē izdalās kaitīgi dūmi un gāzes. Tāpēc šīs mašīnas ieteicams izmantot labi vēdināmā telpā.

4. Lielas sākotnējās investīcijas

Augstas kvalitātes lāzergriezēja iegādes izmaksas ir augstas. Tās ir gandrīz divreiz augstākas nekā citām griešanas mašīnām, piemēram, ūdens strūklas griezējiem. Lai vadītu biznesu ar lāzergriezēju, jums jābūt gatavam veikt sākotnējo ieguldījumu.

Raksta avots: waykenrm.com