Lakštinio metalo pjovimas lazeriu: procesas, privalumai ir trūkumai

Kas yra lakštinio metalo pjovimas lazeriu?

Subtraktyvios gamybos procesai yra labai svarbūs medžiagų modifikavimui gaminant detales. Lakštinio metalo pjovimas lazeriu yra vienas iš standartinių metodų komponentams išpjauti ir pašalinti iš ruošinio. Ši technika apima medžiagos dalių išpjovimą naudojant lazerio spindulius.

Pjovimo lazeriu technologija remiasi kompiuterinio skaitinio valdymo (CNC) technologija, kuri užtikrina nepriekaištingą tikslumą. Prieš pradedant CNC pjovimo arba pjovimo lazeriu operaciją, operatorius į kompiuterį turi įvesti kodus arba programas, nurodančias dizainą ar raštus.

Lakštinio metalo pjovimo lazeriu procesas

Metalo pjovimas lazeriu apima lazerio spindulių naudojimą metalams ir lydiniams lydyti, taip išgaunant lygius ir aštrius pjūvius. Pjovimo lazeriu procesas susideda iš dviejų sinchroniškai vykstančių operacijų.

Pirmoji operacija apima medžiagos absorbuojamą sufokusuotą lazerio spindulį – energiją, kuri atlieka pjūvį. Antroji apima pjovimo antgalį, esantį koncentriškai lazeriui, kuris tiekia procesui reikalingas dujas. Dujos apsaugo apdorojimo galvutę nuo garų bei purslų ir padeda pašalinti medžiagos perteklių iš pjūvio vietos (kerf).

Iš esmės yra trys lakštinio metalo pjovimo lazeriu metodai.

1. Pjovimas lazerio spinduliu lydant

Pjovimo lazerio spinduliu lydant procese naudojamos inertinės dujos, dažniausiai azotas. Mažos reakcijos proceso dujos nuolat garina medžiagos pjovimo tarpą. Pašalinant išlydytą medžiagą, inertinės dujos apsaugo nuo oksidacijos pjovimo krašte, nesikišdamos į patį procesą.

Šis pjovimo lazeriu metodas tinka pjauti plokščius, plonus aliuminio lydinių ir nerūdijančio plieno lakštus, kuriems reikalinga aukšta estetinė išvaizda ir mažiau apdailos operacijų.

2. Sublimacinis pjovimas lazerio spinduliu

Kaip rodo pavadinimas, sublimacinis pjovimas lazerio spinduliu išgarina medžiagą. Užuot lydžius medžiagą kaip kituose pjovimo lazeriu procesuose, ji iš karto paverčiama iš kietos būsenos į dujinę – įvyksta sublimacija.

Panašiai kaip pjovimas lydant, sublimacinis pjovimas lazeriu naudoja inertines dujas medžiagos garams išpūsti iš pjūvio vietos. Taigi ant pjovimo krašto nelieka oksidų. Jis dažnai naudojamas pjauti organines medžiagas, tokias kaip mediena, oda, tekstilė ir kt.

3. Pjovimas lazerio spinduliu deginant

Pjovimas lazerio spinduliu deginant naudoja degias dujas – deguonį – išlydytai medžiagai išstumti. Lazeris įkaitina ruošinį, sukeldamas savaiminį degimą po medžiagos išlydymo. Deguonies dujos suteikia daugiau energijos pjovimo procesui per oksidaciją – egzoterminę reakciją.

Pjovimas deginant idealiai tinka minkštam plienui ir lakioms medžiagoms, pavyzdžiui, keramikai, pjauti. Šis pjovimo procesas gali sukelti nudegimus pjovimo paviršiuje, nes dujos yra oksidatorius. Tinkamas proceso parametrų optimizavimas padės išvengti atplaišų susidarymo.

Lazerių tipai lakštiniam metalui pjauti

Gamintojai medžiagoms pjauti paprastai naudoja trijų skirtingų rūšių lazerius. Kiekvienas lazerio tipas turi išskirtinių savybių ir geriausiai tinka tam tikroms medžiagoms pjauti. Žemiau pateikiama trijų tipų lazerių apžvalga.

1. Skaiduliniai (Fiber) lazeriai

Skaidulinio lazerio pjovimo staklės pjovimui naudoja stiklo skaidulas. Jos generuoja labai didelę galią galingiems tiksliems pjūviams. Šis lazeris priklauso kietojo kūno lazerių šeimai, kylančiai iš „pirminio lazerio“, sustiprinto specialiais stiklo pluoštais.

Šie lazeriai tinka pjauti beveik visas medžiagas – nuo metalų ir lydinių iki nemetalų, įskaitant medieną, stiklą ir plastiką. Be pjovimo, jie idealiai tinka kitoms operacijoms, pavyzdžiui, atkaitinimui ir graviravimui.

Be to, tai patys patvariausi lazeriai, kurių tarnavimo laikas viršija 25 000 valandų ir kuriems reikia mažiau priežiūros.

2. CO₂ lazeriai

CO₂ lazeriai sukuria lazerio spindulius leisdami elektros srovę per vamzdelį, užpildytą inertinių dujų mišiniu, daugiausia azotu ir heliu. Tai labiausiai paplitusios lazerių formos, nes jos yra efektyvios, ekonomiškos ir dideliu greičiu pjauna kelių rūšių medžiagas.

Tačiau jie sukuria mažesnę pjovimo galią, palyginti su skaiduliniais lazeriais. Todėl jie nėra geriausias pasirinkimas lakštinio metalo pjovimui lazeriu. Paprastai gamintojai juos renkasi nemetalams ir organinėms medžiagoms, tokioms kaip mediena, popierius, akrilas ir kt., pjauti.

3. Kristaliniai lazeriai (Nd: YAG arba Nd: YVO)

Kristaliniai lazeriai generuoja spindulius iš Nd: YAG (neodžiu legiruoto itrio aliuminio granato) arba Nd: YVO (neodžiu legiruoto itrio ortovanadato, YVO4) kristalų. Tačiau pastarasis yra dažnesnis.

Šie kristalai sukuria didelės pjovimo galios spindulius. Tačiau jie yra brangūs ir ne itin patvarūs, jų tarnavimo laikas siekia apie 8 000–15 000 valandų. Jie paprastai naudojami plastikams, metalams ir nemetalams, įskaitant keramiką, pjauti.

7 lakštinio metalo pjovimo lazeriu privalumai

Išnagrinėkime lakštinio metalo pjovimo lazeriu naudą gamybos sektoriui.

1. Didelis tikslumas ir akuratumas

Pjovimas lazeriu puikiai tinka lakštiniam metalui dėl savo ypatingo tikslumo. Staklės geba atlikti sudėtingus pjūvius su itin mažomis paklaidomis. Pramoniniu požiūriu pjovimas lazeriu yra pagrindinis metodas pjaustant lakštinį metalą su specifinėmis detalėmis, kurioms reikalingos griežtos tolerancijos.

Kai kurios pjaustyklės gali atlikti tikslius pjūvius iki 0,0005 colio tikslumu. Kadangi lazeriai išlydo metalo dalis, pjovimo metu susidaro mažai atplaišų arba jų visai nelieka. Vietoj to paliekamas švarus, lygus ir aštrus kraštas.

2. Automatizuotas procesas

Pjovimas lazeriu valdomas kompiuterinio skaitinio valdymo (CNC) sistemomis. Kai techninis operatorius įveda programas į kompiuterį, procesas vyksta savarankiškai. Todėl reikia mažiau žmogaus įsikišimo ir bendrų darbo sąnaudų. Taip pat beveik nelieka vietos klaidoms, o pjovimo efektyvumas padidėja.

3. Pažeidimų prevencija

Egzistuoja klaidinga nuomonė, kad metalo pjovimas lazeriu sukelia deformacijas. Tačiau tai netiesa. Karštis pjovimo lazeriu metu paveikia tik labai mažas medžiagos dalis, nekenkdamas tolerancijoms.

Be to, pjovimo lazeriu procesas yra greitas; lazeriai greitai įkaitina ir išlydo šalinamas dalis. Taigi karštis nedaro didelės įtakos kitoms medžiagos dalims. Daugeliu atvejų medžiagos neišsikraipo ir nesideformuoya.

4. Suderinamumas su dauguma medžiagų

Kitas svarbus šio subtraktyvios gamybos metodo privalumas yra jo gebėjimas dirbti su labai įvairiomis medžiagomis. Jis lengvai perpjauna bet kokią medžiagą, nesvarbu, ar tai būtų varis, aliuminis, nerūdijantis plienas ar net titanas. Galų gale medžiagai lydyti naudojami labai aukštos temperatūros lazeriai.

5. Santykinai maža kaina

Iš tiesų, pjovimo lazeriu staklės yra brangios. Tačiau, lyginant su kitomis CNC staklėmis, šis metodas yra ekonomiškesnis. Be to, tai viena mašina viskam – t. y. viena pjovimo lazeriu mašina idealiai tinka visoms jūsų pjovimo operacijoms. Jums nereikia jokių staklių modifikacijų skirtingoms pjovimo operacijoms.

Be to, įranga yra patvari. Įrenginys nesiliečia su pjaunamomis medžiagomis, todėl trintis ar paviršiaus nusidėvėjimas yra minimalūs. Taip pat staklės neturi daug judančių dalių, todėl joms reikia mažiau priežiūros ir aptarnavimo. Apskritai lazerinio pjaustytuvo eksploatavimo išlaidos yra mažesnės, palyginti su kitais įprastais gamybos įrankiais.

6. Didelis universalumas

Be pjovimo lazeriu suderinamumo su dauguma medžiagų, šis procesas yra itin universalus. Skirtingai nuo kitų prietaisų, lazerinį pjaustytuvą galite naudoti kelioms pjovimo funkcijoms – nuo paprastų iki sudėtingų pjūvių bei tų, kuriems reikia griežtų tolerancijų ir įmantraus dizaino. Ši savybė daro jį puikiu pasirinkimu daugeliui pramonės šakų.

7. Mažos energijos sąnaudos

Žinoma, lazeriniams pjaustytuvams reikalinga galia, kad pjovimo metu medžiagos būtų veiksmingai įkaitinamos ir lydomos. Tačiau ši pjovimo technika yra energetiškai efektyvesnė nei kiti pjovimo metodai.

Be to, kitaip nei kitos staklės, jos turi mažiau judančių dalių, o tai reiškia mažesnį energijos poreikį. Be to, didelis staklių greitis reiškia greitą pjovimą, taupant laiką ir energiją.

Lakštinio metalo pjovimo lazeriu trūkumai

Pagrindiniai lakštinio metalo pjovimo lazeriu trūkumai yra šie:

1. Reikalingas techninis operatorius

Norint efektyviai naudoti pjovimo lazeriu stakles, reikia eksperto, kuris suprastų visas jų funkcijas ir galėtų greitai pastebėti problemą bei laiku atlikti pataisymus. Jei netinkamai nustatysite įrenginį, galite sugadinti medžiagas arba pačias stakles. Taigi, jei norite teikti pjovimo lazeriu paslaugas, turite pasamdyti profesionalą.

2. Metalo storio apribojimai

Lazeriniai pjaustytuvai puikiai tinka daugumai medžiagų, ypač lakštiniam metalui. Tačiau dirbdami su storais metalais galite apsvarstyti kitus pjovimo būdus. Daugumoje gamybos pramonės šakų lazeriniai pjaustytuvai pjauna aliuminio lakštus iki 15 mm storio, o plieną – iki 6 mm.

3. Kenksmingų dūmų ir dujų išsiskyrimas

Nustatėme, kad pjovimas lazeriu naudoja karštį medžiagoms lydyti. Mašinai lydant kiekvieną medžiagą, į aplinką išsiskiria kenksmingi dūmai ir dujos. Todėl šias stakles patartina naudoti gerai vėdinamoje patalpoje.

4. Didelės pradinės investicijos

Aukštos kokybės lazerinio pjaustytuvo įsigijimo kaina yra didelė. Ji beveik dvigubai didesnė nei kitų pjovimo staklių, pavyzdžiui, vandens srovės pjaustytuvų. Norėdami vykdyti verslą su lazeriniu pjaustytuvu, turite būti pasirengę pradinėms investicijoms.

Straipsnio šaltinis: waykenrm.com