Трубалық лазерлі кесу машиналарында каналдық болатты кесудің техникалық жүзеге асу мүмкіндігі
Геометриялық үйлесімділік: Неге ашық профильді каналдық болат роторлы бекіту құрылғылары үшін қиындық туғызады?
Канатты болаттың асимметриялық C пішіні оны түтік лазерлі кесу жабдығында айналдырған кезде проблемалар туғызады. Дөңгелек немесе шаршы түтіктер сияқты жабық пішіндерге қарағанда, бұл ашық конструкция салмақтың тең емес таралуына әкеледі. Жоғары жылдамдықтарда центрифугалды күштен ылғи қозғалыс сияқты құбылыс байқалады, сонымен қатар жеткіліксіз ішкі қолдауға ие болған қанат ғана ауырлық күші әсерінен төмен қарай иіледі. Кәдімгі айналмалы патрондар қанаттың ұштары мен олардың арасындағы қабырға (веб) бойынша материалдың үш нүктесінде тұрақты қысымды ұстай алмайды. Осы себепті көптеген цехтар бұндай нақты қолданыстар үшін арнайы жасалған орталықтандырушы стерженьдерге (мандрельдерге) мәжбүр болады. Лазерлі басы үшін дұрыс саңылау алу да маңызды, әсіресе вебтің ішкі бөлігін өңдеген кезде. Егер төртбұрышты тесік (ноzzle) қанаттардан өте жақын орналасса, бұрышты кесудің кезінде оларға тиіп кету қаупі толық болады. Бұл геометриялық ерекшеліктер өндірушілерге айналу бұрышын қабылданған шектерінде — әдетте ±0,5 градус шегінде — ұстай алатын арнайы жасалған қондырғыларды қажет етеді.
Қиылу сапасы көрсеткіштері: қабырға бұрышы, шеттегі қабаттардың бақылануы және тесіктердің айналасындағы дәлдік тұрақтылығы
Каналдық болатта дәл кесулерді алу негізінен бір-бірімен тығыз байланыста болатын үш негізгі факторға тәуелді. Егер 5 мм-ден аз қалыңдықтағы өте жұқа қабырғалармен жұмыс істесек, лазер сәулесінің тым көп таралуына байланысты олардың шеттері идеалды тік бұрыштылықтарын жоғалтады. Сондықтан қазіргі кезде көптеген цехтар бұрышты шамамен 90 градус ± 0,1 градус шегінде сақтау үшін бапталатын оптикалық жүйелерді қолданады. Нағыз қиындықтар фланецтің қабырғасы мен қосымша бөлігінің (веб) қосылатын жерлерінде пайда болады. Бұл аймақта жиналған жылу көп мөлшерде шығады және қажетсіз кішкентай кесектер (буррлар) пайда болады. Цехтар қосымша газ қысымын кемінде 10 барға дейін көтеру мен конустық тесіктерге ауысу арқылы қалдық шлакты (дроз) әдеттегі жабдықтауға қарағанда шамамен екі есе азайтуға болатынын анықтады. Тағы бір қиындық — металдың әртүрлі бөліктерінің қызғанда әртүрлі жылдамдықпен кеңейуінен туындайды. Жұқа фланец қалың веб бөлігіне қарағанда тезірек қызады, ол кезде кішкентай иілулер (бұралулар) пайда болады, ал бұларды ешкім көргісі келмейді. Қолайлысы, жаңа құбырлы лазерлер қозғалыста өзгерістерді автоматты түрде ескере алатын ақылды жылулық компенсациялық бағдарламалық қамтамасыз етумен жабдықталған, сондықтан шамамен алты метрлік ұзындықтағы біртекті бөліктерді өңдеген кезде өлшемдер шамамен 0,15 мм дәлдік шегінде сақталады.
Трубалық лазерлік кесу машиналарындағы каналдық болаттың материалды өңдеу шектеулері
Берілу сенімділігі: бұрандалы патрондар мен қысқыш жүйелеріндегі асимметриялық профильдердің тұрақсыздығы
Канатты болаттың C пішінді профилі айналмалы патрондар мен басқа да қысқыш негізіндегі жүйелерде қоректендірудің сенімділігіне кедергі келтіреді. Салмақ біркелкі таралмаған кезде центрифугалды тепе-теңдіксіздік пайда болады, ол қалыпты кесу жылдамдығында 0,3 мм-ден асатын тербелістерге әкеледі. Қысу күшінің тұрақсыздығы нәтижесінде бөлшектер жұмыс кезінде сырғып кетуге бейім, цехтағы есептерге сәйкес бұл әдетте барлық жағдайлардың шамамен 15 пайызын құрайды. Жабыны бес миллиметрден аз болса, ол әдеттегі қысу қысымында оңай деформацияланады, сондықтан станокшылар осы жағдайлар үшін арнайы жасалған қысқыштарды пайдалануға мәжбүр болады. Бірақ осындай дәстүрлі емес шешімдер өндірісті шамамен жиырма пайызға баяулатады. Тағы бір мәселе — профильдің ашық пішінінен туындайды. Ол патрон механизмдерімен жеткілікті тірек ауданын қамтамасыз етпейді, сондықтан тесіп өту және контурлы кесу операциялары кезінде бөлшектер орнынан ығысады.
Жүктеу әдістері: Неге баспалдақты жүктеушілер дөңгелек емес көлденең қималармен қиналады?
Канатты болатты автоматтандырылған қадамдық бергіштермен жұмыс істеу кезіндегі проблема оның біркелкі емес пішініне байланысты. Сол сыртқа шығып тұрған қабырғалар мен ойыс бөліктер үш негізгі жағдайда қиындықтар туғызады. Біріншіден, қабырғалар әр сегізінші циклде тасымалдаушы тізбектерге зақымданып тұрады. Екіншіден, бөлшектерді жылжытқан кезде тұрақты бағдарлау проблемалары туындайды. Үшіншіден, осы біркелкі емес пішіндер салдарынан роликтер тұрақты түрде жанаспайды. Бұл бергіштер дөңгелек трубалармен өте жақсы жұмыс істейді — сенімділігі шамамен 98% құрайды. Ал каналды бөліктермен жұмыс істеген кезде? Арнайы бағыттаушылар қосылса да, тиімділік шамамен 82%-ға дейін төмендейді. Сондықтан көптеген зауыттар осы жұмыстар үшін әлі де қолмен жүктеуге сүйенеді. Статистика бойынша, шамамен 60% жабдықтауларда мұнда адамның қатысуы қажет. Бұл қолмен жүктеу әдісі еңбек шығындарын шамамен үштен біріне дейін көтереді және материалдардың үздіксіз ағысын бұзады. Жоғары көлемді өндіріс жүргізетін өндірушілер үшін бұл іс жүзінде үлкен проблема болып табылады, себебі лазерлік жүйелер өндірістілікті сақтау үшін үздіксіз беру қажеттілігін қанағаттандыруы керек.
Лазерлік көзін таңдау: Құрылымдық каналдық болатты кесуге арналған талшықтық лазер мен CO₂ лазері
Талшықтық лазердің артықшылықтары: Жұқа қабырғалы жақтауларда тесу тиімділігі мен жылу әсері аймағының азаюы
Трубалық лазерлік жүйелерде 6 мм-ден аз қалыңдықтағы жұқа фланцты каналды болаттарды кескен кезде талшықты лазерлер шынымен жоғары нәтижеге ие болады. 1,06 микрометр толқын ұзындығы құрылымдық болаттарда дәстүрлі CO2 лазерлеріне қарағанда 30–50 пайызға жақсырақ сіңеді. Бұл нені білдіреді? Кесудің басындағы тесік ашу уақыты қысқарады және кесілетін жиектердің сапасы әлдеқайда жақсарады. Фланцты материалдармен жұмыс істейтін өндірушілер үшін бұл металдың беттік аймағына тигізілетін жылулық зақымдану көлемін шамамен 40% азайтады. Бұл кесілген бөлшектердің беріктігін арттырады және кейіннен бұралған бөліктерді түзетуге тырысқан кезде туындайтын қиындықтарды азайтады. Тағы бір үлкен артықшылығы — бұл лазерлер бұрышты беттерде де шамамен вертикаль кесулерді сақтай алады, ол құрылымдық жинақтау үшін маңызды +/– 0,1 мм дәлдікті қамтамасыз етеді. Сонымен қатар, жұмыс істеу шығындарын да ұмытпаған жөн. Талшықты лазерлер электр-оптикалық тиімділігі 30%-дан асады, сондықтан өндірістің жылдам циклдары кезінде (әр секунд маңызды болғанда) азоттың пайдаланылуы шамамен 20–30% азаяды.
| Метрикалық кесу | Талшықты лазер | CO₂ Лазері |
|---|---|---|
| Фланецтің сіңіру қабілеті | 30–50% жоғары | Базалық |
| Ыстық әсерленген аймақтың азаюы | 40%-ға дейін | Орташа |
| Газ тұтыну | 1,2–1,8 м³/сағ | 2,5–4 м³/сағ |
Қуат пен тұрақтылық шектеулері: 5–12 мм асимметриялық каналдық бөліктерде жылулық деформацияны басқару
5–12 мм қалыңдығы бар ауыр каналды бөліктермен жұмыс істеген кезде негізгі бақыланатын мәселе — қолданылатын жабдық түрі емес, сонымен қатар жылулық деформация болып табылады. Қанатша мен қабырға аймақтарында жиналатын жылу мөлшеріндегі айырмашылық қолдаусыз бөліктерде метріне 0,5 мм-ден астам иілу туғызуы мүмкін. 6 кВт немесе одан жоғары қуатты талшықты лазерлер пульсті кесу әдістерін қолдану арқылы шың температураларды шамамен 15–20 пайызға төмендетеді және осындай проблемаларды азайтады. Бірақ бұған да бір шарт бар: екі қанатша мен қабырға қоса алғанда барлық үш бетте дәл кесулерді сақтау үшін лазер фокус нүктесін тұрақты түрде реттеу қажет. Өңделетін бұйымның айналасында лазер сәулесін тұрақты ұстау үшін оның қозғалысы кезінде жарықтың фокусын нақты уақытта өзгерту керек. Бұл сияқты жоғары деңгейлі мүмкіндіктер қазіргі заманғы металл өңдеу саласындағы мүмкіндіктер шегін кеңейтіп жатқан Bystronic және TRUMPF компанияларының жаңа құбырлы лазерлік жүйелерінде бастап қолданыла бастады.