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. Pjovimo lazeriu technologija remiasi kompiuterinio skaitinio valdymo (CNC) technologija, kuri užtikrina nepriekaištingą tikslumą. Metalo pjovimas lazeriu apima lazerio spindulių naudojimą metalams ir lydiniams lydyti, taip išgaunant lygius ir aštrius pjūvius.
Pirmoji operacija apima medžiagos absorbuojamą sufokusuotą lazerio spindulį - energiją, kuri atlieka pjūvį. Antroji apima pjovimo antgalį, esantį koncentriškai lazeriui, kuris tiekia procesui reikalingas dujas. 1. Pjovimo lazerio spinduliu lydant procese naudojamos inertinės dujos, dažniausiai azotas. Mažos reakcijos proceso dujos nuolat garina medžiagos pjovimo tarpą. 2. Kaip rodo pavadinimas, sublimacinis pjovimas lazerio spinduliu išgarina medžiagą. Panašiai kaip pjovimas lydant, sublimacinis pjovimas lazeriu naudoja inertines dujas medžiagos garams išpūsti iš pjūvio vietos. Taigi ant pjovimo krašto nelieka oksidų. 3. Pjovimas lazerio spinduliu deginant naudoja degias dujas - deguonį - išlydytai medžiagai išstumti. Lazeris įkaitina ruošinį, sukeldamas savaiminį degimą po medžiagos išlydymo.
Įvairių lazerių tipai ir jų pasirinkimo pagrindai
- Skaituliniai (fibre) lazeriai: naudoja stiklo skaidulas, generuoja didelę galią tiksliai pjauti beveik visas medžiagas - nuo metalų iki medienos, stiklo ir plastiko.
- CO2 lazeriai: kuria spindulius elektros srove per vamzdelį su inertinių dujų mišiniu; turi mažesnę pjovimo galią ir yra mažiau tinkami lakštiniam metalo pjovimui, palyginti su skaiduliniais lazeriais.
- Kristaliniai Nd:YAG / Nd:YVO lazeriai: turi didelę pjovimo galią, bet yra brangūs, jų tarnavimo laikai trumpesni ir kainos didelės.
Šie lazerio tipai skirtingai tinka atskiriems medžiagų tipams ir storio. Tačiau šiuolaikinės staklės dažnai derina kelis lazerių tipus arba naudoja vieną, optimizuotą pagal taikomą medžiagą.
Privalumai pjovimui lazeriu
- Įspūdingas tikslumas ir gebėjimas atlikti sudėtingus pjūvius su labai mažomis paklaidomis; kai kurios pjaustyklės near 0,0005 colio tikslumu.
- Maža ar nėra atplaišų dėl išlydytos ar garuojančios medžiagos proceso.
- CNC valdymas leidžia automatizuotą, nuoseklų ir greitą pjovimą be nuolatinio žmogaus įsikišimo.
- Gera pasikartojamumas - vienodos detales visos partijos.
- Mažas šilumos paveiktos zonos efektas, todėl formos išlaiko matmenis ir geografiją.
- Lankstumas - galima pjauti įvairias medžiagas: plieną, aliuminį, varį, titaną, plastiką, medieną ir kt.
- Gali būti naudojama ištisą parą („lights-out“ režimas) didelėms partijoms.
Aliuminio pjovimas lazeriu: pagrindiniai privalumai
- Tikslumas ir sudėtingos geometrijos valdymas; galima tikslingai išpjauti sudėtingus kontūrus.
- Greitis ir efektyvumas - didelis galingumas leidžia greitai pjauti storas aliuminio plokštes.
- Aukšta kokybė su minimaliu termininiu deformavimu dėl mažos šilumos paveiktos zonos.
- Gerai įmanomas nestandardinių, individualizuotų ar didelių serijų detalių gamybos tempo šuolis.
- Universalumas - įmanoma pjauti skirtingo storio aliuminį, nuo plonų lakštų iki storesnio plokščių.
Paruošimas, kalibravimas ir įranga
Aliuminio pjovimo lazeriu paruošimas apima pasirinkimą tinkamos rūšies ir storio, kalibravimą lazerio nustatymų (galios, židinio nuotolio, pjovimo greičio), pjovimo lentos paruošimą ir teisingą medžiagos tvirtinimą. Taip pat svarbu kruopščiai valdyti dūmų ištraukimo sistemas, kad aplinka liktų švari.
Trys pagrindiniai lazerių tipai turi skirtingas savybes, kai kalbama apie aliuminio pjovimą: skaiduliniai lazeriai gali pjaustyti plataus spektro medžiagų, įskaitant aliuminį; CO2 lazeriai išlieka palankūs, kai reikia pjauti atspindinčias medžiagas; Nd:YAG / Nd:YVO lazeriai teikia didelę galią, bet rečiau naudojami dėl ilgesnio kainų ir priežiūros.
Privalumų praktinė taikymo dalis
Ši technologija keičia tradicinius pjovimo metodus: plokštės pjovimas lazeriu suteikia didelį tikslumą, nuoseklumą ir mažiau atliekų, todėl medžiagos sunaudojama efektyviai. Lazerinis pjovimas leidžia apdoroti įvairius metalus, įgalina rapid prototyping, sparčia gamybą ir gali būti derinamas su graviravimu. Be to, technologija skatina Latvijoje ar Lietuvoje vykdomų įmonių augimą, kai įmonės pereina prie modernių, automatizuotų sprendimų, mažinančių gamybos laiką ir sąnaudas.
Kaip įtakoja kokybę ir ekonomiją
- Krašto kokybė ir tikslumas užtikrina mažesnį broko lygį ir mažesnę poreikį poapdirbimui.
- Automatizuotas procesas sumažina darbo sąnaudas ir rankų įsikišimo poreikį.
- Nedingsta laikų resursų, kai staklės gali dirbti be nuolatinio personalo.
- Nenutrūkstamas gamybos srautas sumažina laiką nuo užklausos iki pristatymo.
- Nestinga, efektyvi išnaudojimo architektūra - nesting technologija leidžia išdėstyti detales maksimaliai ant plokštės.
Iššūkiai ir rizikos
- Medžiagos storio svyravimai gali paveikti pjūvio vienodumą - reikia reguliariai kalibruoti įrenginius.
- Krašto kokybė gali būti paveikta, jei parametrai netikslūs; gali kilti įdubimai ar karščio paveiktos zonos.
- Įrangos ir priežiūros kaina - pradinis investicijų lygis gali būti didelis; būtina įvertinti ilgalaikę naudą.
- Oksido sluoksnis ant pjaustymo kraštų gali atsirasti; gali prireikti papildomų priemonių oksido šalinimui ar sumažinimui.
Tinkamos praktikos patarimai
- Užtikrinkite optimalius lazerio parametrus ir periodiškai kalibruokite įrangą.
- Naudokite tinkamas pagalbines dujas (azotą, deguonį) priklausomai nuo medžiagos ir norimo rezultato.
- Apsvarstykite aliuminio atspindėjimą ir, jei reikia, naudokite specialias dangas arba koreguokite nustatymus absorbcijai gerinti.
- Medžiagos tvirtinimas turi būti tvirtas ir stabilus, kad pjovimo metu nesukeltų judėjimo.
- Nustatykite storį ir paruošimo procesą pagal projektą, kad būtų užtikrintas nuoseklus rezultatas.
Ateities perspektyvos ir taikymo sritys
Metalo pjovimas lazeriu - tai pažangi technologija, pakeitusi metalo formavimo ir projektavimo darbo būdus. Aliuminio pjovimas lazeriu yra perspėjantis pavyzdys, kai šis procesas pritaikomas aeronautikos, kosmoso inžinerijos, architektūros, reklamos, baldų bei kitose srityse. Lazerinio pjovimo universalumas ir tikslumas leidžia įgyvendinti plačią klientų poreikių spektrą - nuo fasado reklamos iki detalių profesionalios įrangos gamybos.
Milžiniškai skaitmeninis valdymas sukuria galimybes: nesting, kontūrų optimizavimas, automatizuotas produkcijos kontrolės procesas, netgi galimybė naudotis nuotoline prieiga ir įrankių valdymu. Dėl to lazerinis pjovimas tampa universaliausiu ir ekonomiškiausiu sprendimu daugelyje industrijų, o aliuminio pjovimas lazeriu laikomas vienu iš kertinių modernios metalinės gamybos technologijų.