Металл хайх лазерийн машин сонгох

Лазерийн Металл Хайчлах Машинуудын Төрлүүд ба Тэдгээрийн Хэрэглээ

Шилэн ширхэг, CO ₂, ба Гибрид Лазерийн Системүүдийг Харьцуулсан

Орчин үеийн лазерын металл хайх ажиллагаа нь гол төлөв гурван төрлийн системд ихэвчлэн тулгуурладаг: шилэн ширхэг, CO2 болон гибрид систем. Шилэн ширхэгт лазер нь алчуур, зэс шиг гэрлийг ойлгодог металлуудтай ажиллахад маш сайн ажилладаг бөгөөд их чадал бага зайнаас цацрагийг маш нарийн фокустчих (M квадрат утга 1.3-аас доош) чаддаг. 10 мм эсвэл түүнээс бага зузаан хавтгай материал хайх үед эдгээр нь уламжлалт CO2 лазераас гурван дахин хурдан хайж чаддаг. Харин CO2 лазер нь эс металл материал хайх, нимгэн металл хавтгайд нарийн загвар үүсгэхэд хэрэглэгдэж байгаа ч томоохон масштабын үйлдвэрийн металл хайх ажилд тийм ч сайн ажиллахгүй. Ийм үед гибрид системүүд илүү тохиромжтой болдог. Эдгээр нь шилэн ширхэг болон CO2 технологийг хослуулсан байдаг бөгөөд машин техникт тоног төхөөрөмжийг тасралтгүй солихгүйгээр янз бүрийн материалтай ажиллах боломжийг олгодог. 2025 оны зах зээлийн сүүлийн үеийн шинжилгээний тайлангийн мэдээгээр 2034 он хүртэл гибрид системийн хэрэглээ жил ирэх бүрт дунджаар 6.5 хувийн өсөлттэй байх болно.

Лазерын төрөл	Шилдэг нь	Чадлын үр ашгийн хэрэглээ	Материалын зузааны хязгаар
Утас	Металл (галван, аллюмин, хүрэл)	30-40%	0.5—25 мм
Co 2	Үл хөндий болон зузаан багатай металл	10-15%	0.5—6 мм
Эрлийз	Олон материалтай ажлын урсгал	25-35%	0.5—20 мм

Цахилгаан салаагчийн машинууд металл боловсруулалтад яагаад давамгайлах болсон нь

2025 онд шинээр суурилагдсан индустрийн лазер хайчлах төхөөрөмжүүдийн ойролцоогоор 78 хувь нь цахилгаан салаагчийн систем юм. Энэ шилжилт нь хуучин загваруудтай харьцулахад илүү сайн энерги хэмнэлт, засвар үйлчилгээний зардлыг бууруулах зэрэг давуу талуудыг харахад логиктай. Хийгээ дахин дүүргэх шаардлагатай CO2 лазеруудтай харьцуулахад цахилгаан салаагчийн лазерууд байдаг бөгөөд ийм ачаалалгүйгээр ажилладаг. Мөн тэд 1.06 микрометр долгионы урттай ажилладаг бөгөөд 10.6 микрометрийн урттай традицион CO2 лазеруудаас илүү сайн гялалзсан металлуудыг хайчилдаг. Олон үйлдвэрлэгчид харьцах материалуудыг хадахад хэвийн тохируулгатай системүүдийг ашиглан хэцүү байдаг тул энэ сайжруулалт нь ийм сорилтуудтай өдөр бүр тулгардаг үйлдвэрийн газруудад жинхэнэ тоглоомын хувьд том өөрчлөлтийг төлөөлдөг.

Янз бүрийн лазерын технологийн хэрэглээ

Хөгжмийн найруулагчид болон агаарын техник инженерүүд нь 3 мм-с хэтрэхгүй зузаан титан хэсгүүд дээр нарийн оройтуулалт, жижиг дэлгэрэнгүй мэдээлэл хийх зэрэг мэдрэг ажлын хувьд доод давтамжийн CO2 лазерийг хэрэглэдэг. Харин шилэн кабель (fiber) лазер нь 1-12 мм зузаан гангаас машин механизмийн хүрээг үйлдвэрлэх, мөн барилгын бүх төрлийн металл хэсгүүдийг хайчлах үйлдвэрт голчлон ашигладаг. Эдгээр чадварлаг лазерууд нь минутанд 100 метр хурдтайгаар хайчилж, 0.05 мм нарийвчлалд хүрч чаддаг. Тусгай тохиолдолд, жишээ нь илүү нарийн төвөгтэй ажлуудад гибрид лазерийн системүүдийг ашигладаг. Ийм системүүд нь акрилын цонхтой сайн батлагдсан гангуур, эсвэл олон салбарын хольц материалтай төслүүдийг хийдэг газруудад ихэвчлэн ашигладаг. Олон төрлийн материалыг нэг зэрэг ашиглан ажилладаг үйлдвэрийн захидалттай компанийн хувьд эдгээр гибрид системүүд маш ихээр үнэлэгддэг.

2D, 3D болон хоолой лазераар хайчлах машинуудын ялгаа

2D хавтгай тээврийн системүүд 6м×2м хүртэлх цаасан металл, 0.01 мм-ийн давталттай боловсруулдаг. 3D робот мөч шидэх төхөөрөмжүүд автомашиний гаралтын коллектор шиг нарийн геометр дүрсийг хэрхэн огтлох бол tube лазерууд цилиндрийн материал (150 мм диаметр хүртэл) дээр онцлогтой бөгөөд плазмын системүүдээс 50% илүү хурдан бусад хэлбэрүүдийг огтолж, илүү сайн ирмэгийн чанартай байдаг (Ra ≤3.2 μm).

Материалын нийцэлтэй байдал ба лазерын чадлын шаардлага

Хромдолтой болон хөнгөн цагаан, элсэн цуйслыг үр дүнтэй огтох

Алюминийнхээс ажиллах үед волокон лазер нь CO2 системтэй харьцуулахад тусгай бултирах асуудалд ордог 1064 нм долгионы урттайгаар маш сайн ажилладаг. Хуванцар сталийг хайчлахад волокон болон CO2 лазер хоёулаа хангалттай сайн үр дүнтэй байдаг ч 5 мм-ээс бага зузаан материалд волокон лазер нь ойролцоогоор ±0,1 мм нарийвчлалтайгаар илүү сайн үр дүн өгдөг. Энгийн стальд хамгийн сайн хийх нь хүчилтөрөгчийг тусламжийн хий болгон ашиглах юм. Учир нь энэ нь хайчлалтын хурдыг нэмэгдүүлдэг экзотермийн урвалыг үүсгэдэг. CO2 лазер нь 3 мм зузаан материал дээр минутанд ойролцоогоор 20 метр хурдтайгаар маш гладкийн ирмэг үүсгэж чаддаг. Гэхдээ зэс болон бусад ихэд бултирах металлтай ажиллахад тусгай арга хэрэгцээтэй. Ажиллагааны явцад цацрагийн чиглэл өөрчлөгдөх болон хойшоо сарниж болох асуудлыг зогсоохын тулд адаптив чадлын хяналт энд маш чухал болдог.

Лазерын чадал ба хайчлалтын зузаан, хурдад үзүүлэх нөлөө

Ваттын хэмжээ ихсэх нь хайчлалтын чадавхийг нэмэгдүүлдэг:

• 2,000Вт : 2.5 м/мин хурдтайгаар 8 мм хуванцар сталь хайчилна
• 6,000W : 1 м/мин хурдтайгаар 25 мм-ийн зөөлөн ганг боловсруулна

Хэт өндөр хурд нь таазыг бүрэн огтлохгүй болгох бол хэт бага чадал нь халах нөлөөллийн бүсийг томруулдаг. 12 мм цайрдсан ганг огтлох үед ирмэгийн чанар ба хурдыг (3.2 м/мин) 4,000Вт систем хамгийн сайн тэнцвэржүүлдэг.

Лазерын чадал болон материалын төрлөөс хамаарсан огтлох зузааны багтаамж

Материал	2,000Вт-ийн багтаамж	6,000Вт-ийн багтаамж	Тусламж өгөх хий
Цахилгаан хэрэглэлийн ган	8 мм	25 мм	Азот (≥20 бар)
Алюмин	10 мм	20 мм	Сэтгэгдсэн агаар
Хярцтай төмс	12 мм	30 мм	Хүчилтөрөгч (15–25 бар)

2023 оны параметрийн тохируулгын судалгаагаар азот нь хүчилтөрөгчтэй харьцуулахад цайрдсан гангийн ирмэгийн чанарыг 35% сайжруулдаг. 20 мм-ээс дээш нүүрстөрөгчийн гангийн хувьд дахин боловсруулах үед хэмжээний тогтвортой байдлыг хадгалахын тулд эргэлтийн хурдыг 40%-иар бууруулах шаардлагатай.

Лазер метал огтлогч машинуудын үндсэн бүрэлдэхүүн хэсгүүд болон технологи

Лазерын эх үүсвэрийн үүрэг, долгионы урт, цацрагийн чанар (M²)

Машины ашиглаж буй лазерын төрөл нь түүний хийж чадах ажлын чиглэлийг тодорхойлдог. Фибэр лазерууд 1.06 мкм орчим долгионы урттайгаар ажилладаг тул тусгал өгч чаддаг металлтай сайн ажилладаг. Харин 10.6 мкм-ийн CO2 лазерууд зузаан салхины материал, пластикт илүү сайн ажилладаг. Цацрагийн чанарын талаар ярих үед ихэвчлэн M квадрат гэж нэрлэгддэг зүйлийг авч үздэг бөгөөд энэ нь лазерын цацраг хэрхэн фокустай байгааг харуулдаг. Энэ тоо 1-т ойртох тусам фокус болгох цэгийн хэмжээ багасдаг. Орчин үеийн ихэнх фибэр лазерууд M квадратын хувьд 1.1-ээс доош утгатай байдаг тул байнгын бус нөхцөл байдал бүхий хүнд industrial орчинд ч гэсэн ±0.1 мм нарийвчлалыг хадгалж чаддаг.

Лазерын төрөл	Нягтны дэлгэрэнгүй	Цацрагийн чанар (M²)	Шилдэг нь
Утас	1.06 μм	1.0–1.1	Нимгэн метал, тусгал өгч чаддаг
CO2	10.6 μм	1.3–1.6	Зузаан салхины материал, пластик

Огтлогч толгой болон CNC удирдлагын системийн үйл ажиллагаа

Лазерын хайчлалтын толгойнууд энэ зориулалттай тусгай линз, савхуудын тусламжтайгаар цацрагийг ойролцоогоор 0.1-0.3 миллиметр хэмжээтэй бага хэмжээнд фокустчих боломжтой. CNC систем нь чиглэлийн замыг бүрэн удирдахад зэрэгцээ чадлын түвшинг тохируулдаг. Эдгээр системүүд тэнхлэгүүдийг маш хурдан хөдөлгөх бөгөөд заримдаа минутанд 200 метрийн хурд хүрдэг боловч 5 микрон дотор нарийвчлалыг хадгалж чаддаг. Материал дээр эргэх үед ажиллуулагчид ихэвчлэн хүчний гаралтыг бууруулдаг нь материал шатахыг саатуулж, ирмэгийг цэвэр, жигд байлгахад тусалдаг. Ихэнх орчин үеийн CNC машинууд одоо CAD, CAM програмуудтай сайн ажилладаг бөгөөд иймд нарийн, нарийвчлал шаардсан хэлбэр, деталиудыг илүү их гар ухааны ажил хийхгүйгээр хялбархан үйлдвэрлэх боломжийг олгодог.

Нэмэлт хийн системийн нарийвчлалтай хайчлалт дахь чухал ач холбогдол

Хайчлах үед ашигладаг туслах хийнүүд болох хүчилтөрөгч, азот ба зарим тохиолдолд шахсан агаар нь хайчилсан хэсгээс хайлж буй материалуудыг салгаж, илүү сайн ирмэгийн чанарыг хангаж, шлакийн үүсэлтийг бууруулдаг. Нүүрстөрөгчийн сталийг хайчлахад хайчилтын явцад экзотермийн урвал үүсэх учраас хурдны өсгөхөд хүчилтөрөгч ихэвчлэн ашигладаг ч гадаргуу дээрх исэлдэлтийг бага зэрэг нэмэгдүүлдэг. Харин цайртай сталийн болон алчуургийн хайчлалтын үед илүү цэвэр хайчлалт авахын тулд хайчилсан бүсийг инерт орчинд байлгах азотыг илүүд үздэг. Ихэнх үйлдвэрүүд илүү сайн үр дүн гаргахын тулд ойролцоогоор 20 бар даралтанд азотоор хайчилдаг. Операторуудын ихэнх нь мэдэхгүй байдаг зүйл бол савхны загварын үнэндээ хэр чухал болох юм. Хурд чухал үед конусан хэлбэрийн савхнууд илүү сайн ажилладаг бол том зузаан хавтанг илүү сайн боловсруулахдаа коаксиал загварууд илүү сайн үр дүнтэй байдаг. Энэ хэсгийг зөв сонгосноор тохирох нөхцөлд энергийн үр ашгийг 10-15 хувь хүртэл сайжруулж болдог.

Ажиллагааны чанар, чанар, үйл ажиллагааны үр ашгийн хэмжигдэхүүн

Металл дээрх таслалтын нарийвчлал болон давталтыг үнэлэх

Орчин үеийн лазерийн таслагчид 2D ажилд ±0.05 мм-ийн байршилтийн нарийвчлалд хүрдэг бөгөөд 10,000 циклд 0.03 мм-ээс доош хазайлттай давталт үзүүлдэг (ASTM E2934-21). Гол үзүүлэлтүүд нь:

• Эхний туршлагын гарц (авто машины хэсгүүдийн дундаж: 97.2%)
• Таслалтын зузааны тогтвортой байдал (зорилго: материал тус бүрд ±5% хазайлт)
• Халуунд нөлөөлсөн бүсийн (HAZ) зузаан (агаарын хөлөгт онгоцны зориулалтын хайлшингуудад чухал)

Ирмэгийн чанарыг алдахгүйгээр таслалтын хурдыг хамгийн их байлгах

Хооллох хурд болон лазерын чадлыг тэнцвэржүүлэх нь термийн деформацийг саатуулдаг. Оновчтой тохиргоо нь материал тус бүрт ялгаатай байдаг:

Материал	Оновчтой хурд (м/мин)	Дээд чадал (кВт)	Ирмэгийн шовхор (Ra)
Хярцтай төмс	8–12	6	≤ 3.2 μm
Алюмин	20–25	4	≤ 4.5 μm

ISO 9013 ийн ирмэгийн чанарын стандартыг хангасан үед дамжуулалтыг 15%-иар нэмэгдүүлэх зорилгоор хурдны зохицуулагч алгоритмууд ашигладаг.

Хүчилтөрөгч, Азот ба Агаар: Туслах хийг зөв сонгох

Хийн сонголт нь зардал, чанар хоёуланд нөлөөлдөг:

• Кислород экзотермийн урвалын дараа нүүрстөрөгчийн гангийн таслалтын хурдыг 18–22%-иар нэмэгдүүлдэг боловч исэлдэлтийг үүсгэдэг
• Азот (≥99.95% цэвэр) эрдэсжүүлсэн гангийн өнгийг 14–16 бар даралтанд өөрчлөхөөс сэргийлдэг
• Сэтгэгдсэн агаар үйлчилгээний үеийн зардлыг цагт $4.7-оор бууруулдаг боловч инерт хийнээр таслах боломжтой хамгийн их зузааны 60% хүртэл хязгаарладаг

Материал ба зузааныг хийн төрөлтэй нийцүүлэх нь 2024 оны лазерын системийн ROI шинжилгээний дагуу үйл ажиллагааны үр ашгийг 23%-иар сайжруулдаг.

Лазер метал таслагч машинуудын зардлын шинжилгээ ба хөрөнгийн өгөөж

Лазерийн металл таслагчийн анхдагч зардал ба урт хугацааны ROI

Лазерийн таслагчийн үнэ нь хэрэглэгчийн шаардлагад нь хамааран ихэд ялгаатай байдаг. Эхний түвшний машинуудын үнэ ойролцоогоор дөчин мянган долларас эхлэх бол ахмад түвшний үйлдвэрийн системүүд нэг сая долларын дээгүүр өнхөрч болно. Ажиллуулах зардалд харьцуулахад, шингэн шилэн лазер нь уламжлалт CO2 загваруудтай харьцуулахад гурван арван хувиос жаран хувиар бага цахилгаан хэрэглэдэг тул сарын тооцооны хэмнэлт илүү их байдаг. Эдгээр машинуудын анхдагч үнэ өндөр байх хандлагатай ч материал хэмнэх (зарим тохиолдолд хорин хувь хүртэл) болон ажилтны нөөцийн үр ашгийг сайжруулах замаар ихэнх компаниудаас арван найм-хорин дөрвөн сарын дотор хөрөнгөө буцааж авдаг. Гурван миллиметр зэвэрдэггүй сталийг ашигладаг үйлдвэрүүд шингэн шилэн технологид шилжихдээ таслагчийн мөчлөгийн хурд нь ойролцоогоор дөчин хувиар нэмэгддэг тул өдөрт илүү их деталь үйлдвэрлэж, хөрөнгө оруулалтын өгөөжийг хурдан буцаах боломжтой.

Металл таслагч лазерын энерги хэмнэлт ба засвар үйлчилгээний зардал

Орчин үеийн 4 кВт-ын ширхэг лазерууд ихэвчлэн цагт ойролцоогоор 15-20 кВт·ц зарцуулдаг бөгөөд энэ нь ижил төстэй CO2 системүүдийн хэрэглэдэг хэмжээний ойролцоогоор талын хэмжээ юм. Засвар үйлчилгээ жилд ойролцоогоор 2000-4000 ам.доллар зарцуулдаг бөгөөд ихэвчлэн линз солих, хийн хэрэглээг зохицуулах зэрэг зүйлсийг хамардаг. Хагас дюймийн нүүрстөрөгчийн гангийн хувьд азотоор туслах хайчлалт нэмэлтээр жилд хийн зардалд зөвхөн 1200-1800 ам.доллар нэмж зарцуулдаг. Агаараар туслах болон шилжих нь эдгээр зардлыг ойролцоогоор гурван дөрөвний нэг хүртэл бууруулдаг ч гэсэн бусад асуудлууд мөн байдаг. Техник хангамжийг зөв тохируулах нь их чухал ялгаа гаргадаг. Зөв техник хангамжийг хийсэн машинууд савхны амсыг ойролцоогоор 60%-иар илүү удаан ашиглах боломжийг олгодог тул үйлдвэрийн талбарт засвар үйлчилгээний зогсонги багасдаг.

Нэмэгдсэн боловсруулалтын хурдны тулд автоматжуулалт ба үйлдвэрлэлийн интеграци

Үйлдвэрлэгчид автоматжуулсан ачаалал, боолт тавих системийг оруулж ирэх үедээ ихэвчлэн 35-50 хувийн бүтээмж нэмэгддэг. Энэ нь үйлдвэрийн газар шөнийн болон долоо хоногийн амралтын өдрүүдэд ажилтангүй ажиллах боломжийг олгодог. Жишээ нь, роботууд материалтай ажилладаг компьютерийн тоон удирдлагатай 6 киловаттын кабелийн лазертай түүнийг авч үзье. Ийм тоноглол нэг ажлын сменд ойролцоогоор 800-с 1200 хүртэл хавтгай металл хэсгийг гарган авч чаддаг. Энэ нь уламжлалт гар аргаар хийх боломжит хэмжээнээс ойролцоогоор гурван дахин их юм. Ийм автоматжуулсан үйл явц руу шилжсэн дэлгүүрүүд ихэвчлэн өөрсдийн ашгаа айлдваржуулах боломжтой болдог. Зарим нь нийт ашгийн хэмжээг ойролцоогоор 25 хувиар нэмэгдүүлсэн гэж мэдэгдэж байна. Мөн томоохон хэмжээгээр үйлдвэрлэх үед цалингийн зардал маш их буурдаг бөгөөд заримдаа нэг бүрэлдэхүүн хэсэг бүрт 15 центээс бага болтлоо буурч чаддаг.

Түгээмэл асуулт

Лазерын металлын хайчлах машинуудын гол төрлүүд юу вэ?

Лазерийн металл таслагч машинуудын гол төрлүүд бол фибер, CO ₂, мөн гибрид лазерийн системүүд юм.

Үйлдвэрийн нөхцөлд яагаад фибер лазерийн таслагч машинуудыг ихэвчлэн ашигладаг вэ?

Фибер лазерийн машинууд энерги хэмнэлттэй, засвар үйлчилгээний шаардлага бага байдаг, царцдаг металл-уудыг үр дүнтэй тасалдаг чадварынхаа байдалтайгаар түгээмэл хэрэглэгддэг.

CO ₂лазерийн машинуудад тохиромжтой материалууд нь ямар ямар байдаг вэ?

Co ₂ласер нь үл хөндий ба зузаан багатай металлын хавтгайг таслахад тохиромжтой.

Лазерын чадал таслах үр ашгийг хэрхэн нөлөөлдөг вэ?

Ваттын хэмжээ ихсэх нь таслах чадал, хурдыг нэмэгдүүлдэг ч гэсэн бүрэн таслагдаагүй огтлол, илүүдэл хэмжээний халуунд нөлөөлсөн бүсийг зайлшгүй болгохоор нарийвчлалтай тэнцвэртэй байх шаардлагатай.

Лазерээр таслахад туслах хийн үүрэг юу вэ?

Хүчилтөрөгч, азот, агаар зэрэг нэмэлт хийнүүд нь ирмэгийн чанарыг сайжруулах, шатахуун багасгах, хайлуургийн хурдад нөлөөлөхөд тусалдаг.