Ямар CNC лазер хоолой таслагч зузаан хоолойг таслахад тохиромжтой вэ?

Шилэн лазерын чадал зузаан ханатай хоолой таслах үйл ажиллагаанд хэрхэн нөлөөлөх вэ

Ихэнх CNC лазер хоолойг таслагч нь зузаан ханыг огтлохдоо фибер лазерыг ашигладаг. Бид өндөр ватын лазерийн талаар ярих үед, эдгээр нь илүү их цохилтыг багтааж, энергиэ нь нягт металл хавтанг хайлуулж чадах зэрэгт нь төвлөрдөг. Энд үнэхээр чухал зүйл бол цахилгааны нягт бөгөөд энэ нь машин маань ямар хэмжээний хамгийн зузаан материалтай тулгарч чадах вэ гэдгийг харуулдаг. Аль хэдийн гарч ирсэн тайлангуудын нэг (магадгүй 2024 оны Материал боловсруулах институтаас) маш сонирхолтой зүйлийг харуулж байна. Зөвхөн 3 киловатын лазерын чадлыг 12 киловат хүртэл нэмэгдүүлэх нь хөнгөн сталийг огтлох чадварыг ойролцоогоор гурвалсан нэмэгдүүлдэг. Ийм түвшний дэвшил нь үйлдвэрийн талбарт ажиллахдаа маш их ялгааг бий болгодог.

Зарчим: Яагаад өндөр ватлаг лазер нь илүү зузаан материал таслах боломжийг олгодог вэ

Шилэн лазер нь цахилгааныг мм квадрат дахь ваттаар хэмжигдэх нягтруулсан гэрлийн энерги болгон хувиргадаг. Эдгээр лазерууд 6 киловаттын дээш чадалтайгаар ажиллах үедээ см квадратад 10 сая ваттаас дээш чадлын нягт бүхий маш хүчтэй цацраг үүсгэдэг. Ийм хүчтэй цацраг нэг удаагийн огтлолтоор 30 мм зузаан нүүрстөрөгчийн сталийг хайлуулан огтолж чадна. Энэ нь үйлдвэрлэлд юуг илэрхийлэх вэ? Энэ нь ямар нэгэн нунтаглах эсвэл гадаргуугийн цэвэрлэлтийн алхам шаардагдахгүйгээр цэвэр огтлолт хийх боломжийг олгоно. Үйлдвэрлэлийн хугацаа мөн хамаагүй багасаж, мэргэжлийн тайлангийн мэдээллээр харьцуулахад уламжлалт плазмын огтлолтоос ойролцоогоор 40 хувиар хурдан байдаг.

Үйлдвэрийн хоолойд боловсруулахад зориулсан 3кВт, 6кВт, ба 12кВт+ лазерийн харьцуулалт

Их чадалтай системүүд дунд зэргийн зузаан материал таслахад хурдыг илүү ихээр нэмэгдүүлдэг. Жишээ нь, 3кВт-ийн лазер 10мм нүүрстөрөгчийн сталийг минутанд 3.2м хурдтайгаар тасалж чадахад, 12кВт-ийн машин ижил материалыг минутанд 8.5м хурдтайгаар тасалж чадна — үйлдвэрлэлийн багтаамж 165%-иар нэмэгдсэн гэсэн үг.

12кВт-аас Дээш: Бодит ажиллагааны хязгаарлалт

20 кВ-с дээш лазерийн тоноглол байгаа ч гэсэн ихэнх үйлдвэрүүд 12 кВ-ийн орчим хүчин чадалдаа хүрэхэд илүү их асуудалд тулгардаг. Хөргөлтийн системийг ойролцоогоор 35%-иар нэмэгдүүлэх шаардлагатай болдог бөгөөд энэ нь зөвхөн өртөг ихтэй байх эсгүй, их зай эзлэх болно. Ажиллаж байх үеийн зардал нь шугаман масштабаар өсдөггүй – 12 кВ-ын машин ойролцоогоор 18.5 кВтц зарцуулахад, түүний 20 кВ-ын том дүү нь 25 кВтц зарцуулдаг. Мөн хүчилтөрөгчийг ашиглан огтлох үед плазмын цоорхой үүсч огтлолтын чанарыг муутгах асуудал гардаг. Тубын ажилд ялангуяа ихэнх үйлдвэрлэгчид 6 кВ-с 12 кВ-ийн хоорондын хүчин чадлыг өөртөө тохиромжтой гэж үздэг. Эдгээр машинууд 40 мм хүртэлх зузаан материалтай ажиллахад их өртөг шаарддаггүй, харьцангуй сайн хурдтай ажилладаг бөгөөд цахилгааны зардлыг маш их өсөхөөс сэргийлдэг. Тийм ч гэсэн зарим онцгой ажлуудад илүү өндөр хүчин чадал шаардлагатай ч ерөнхий үйлдвэрлэлийн ажлын хувьд энэ дунд зэргийн хүчин чадал нь одоогийн үеийн стандарт юм.

CNC Лазерийн Хоолойг Таслагчийн Материалын Зузаан, Багтаамж болон Таслалтын Чанар

Материал тус бүрийн Хамгийн Их Зузааны Хязгаар: Богино Хайлш, Нүүрстөрөгчийн Ган, ба Аллюмин

CNC лазерийн хоолойг таслагчийн таслах чадал нь ямар материал ашиглаж байгацаас болон лазерын систем хэр чадалтайгаас хамааран өөрчлөгддөг. Хэрэв цэвэр усны ган дээр ажиллаж байгаа тохиолдолд ихэнх 6кВт-ийн ширхэг лазер нь ойролцоогоор 18мм зузаан материалд цэвэр таслалт хийх чадвартай байдаг. Их хэмжээний 12кВт болон түүнээс дээш чадал бүхий системүүд нь жинхэнэ үйлдвэрийн нөхцөлд ойролцоогоор 30мм хүртэлх зузааныг таслах боломжийг олгодог. Нүүрстөрөгчийн ган өөрөөр ажилладаг учир нь лазерын энергиийг илүү сайн шингээдэг. Энэ нь 6кВт-ийн суурь төхөөрөмжүүд ч 25мм-ийн ханын зузаантай ажиллах, заримдаа минутанд 45 метр хүртэлх хурдаар хөдлөх боломжийг олгодог. Алюмин нь гэрлийг ойлгох гадаргуутай бөгөөд дулааныг хурдан дамжуулах хандлагатай тул өөрөөр асуудал үүсгэдэг. Хүнд тоноглолын 12кВт-ийн лазерыг ашиглаж байсан ч ийм төхөөрөмжүүд нь эцсийн боловсруулалтын ажил хийлгүйгээр захын ирмэгийг эвгүй болгохгүйгээр ерөнхийдөө 20мм-ээс илүүг таслахад тэмцэж чаддаггүй.

Их зузаан материал дээр хийх таслалтын нарийвчлалд нөлөөлөх гол хүчин зүйлс

Зузаан ханатай хоолойг боловсруулах үед ирмэгийн чанарыг гурван чухал хүчин зүйл тодорхойлдог: тусламжлагч хийн динамик (исэлдэлтийг удирдах зориулалттай хүчилтөрөгч эсвэл азот), илүү гүн зүсэлт хийхийн тулд туяаны фокусын зайг тохируулах, урт үргэлжлэх таслалт хийх үед дулааны деформацийг нөхөн засварлах адаптив подачийн алгоритмууд.

Туршлагын жишээ: 6 кВт-ын ширхэг лазер 30 мм зэвэрдэггүй гангоос хийсэн хоолойг амжилттай тасалсан

2023 оны эхээр 6 кВт-ийн ердийн шилэн ширмийн лазерт дэвшилтэт хайчлах толины калибровкийг хэрэглэхэд юу болохыг үзүүлсэн нийлүүлэлтийн туршилт явагдсан. Эдгээр төхөөрөмжүүд ихэвчлэн тухайн чадалд боломжгүй гэж үздэг 30 мм зэвэрдэггүй гангуутай хоолойг хайчилж чадсан. Нүд анивчихгүй үед азотын даралтыг шууд тохируулж, хайчлалтын хурдыг минутанд ойролцоогоор 12 метр хүртэл багасгасан нь гол шалтгаан юм. Эдгээр тохируулгуудын тусламжтайгаар операторууд 500 ширхэг туршилтын загвар бүрийн хэмжээсийг зөвхөн 0.1 мм-ийн нарийвчлалтай байлгаж чадсан. Эдгээр параметрийн өөрчлөлтөөс болж хэвийн чадавхыг бараг гуравны хоёроор даван гарсан тул ийм сайн үр дүн гарна гэж хэн ч хүлээж байгаагүй.

Хоолойг хүнд нөхцөлд хайчлахад зориулсан Шилэн ширмийн лазер ба CO2 лазерын технологийн харьцуулалт

Зузаан ханатай металл хэрхэн боловсруулахад шилэн ширмийн лазерын давуу тал

Үйлдвэрийн хоолойг таслах хэрэгслүүдийн хувьд, шилэн лазер нь ихэвчлэн традициональ CO2 системүүдийг давуулдаг бөгөөд энэ нь ойролцоогоор 1.06 мкм-ийн долгионы урттай ажилладаг гэсэн үг юм. Энэ нь нүүрстөрөгчтэй болон цэвэр төмөр зэрэг металлууд CO2-ийн системийнхээс харьцуулахад лазераас ойролцоогоор 30 хувийн илүү энерги шингээдэг гэсэн үг юм. Энэ ялгаа практик хэрэглээнд ч гэсэн маш их ач холбогдолтой байдаг. Жишээ нь, 15 мм цэвэр төмөр хоолойг таслах үед стандарт 6 кВт-ын шилэн лазер нь ижил чадалтай CO2 системийнхээс ойролцоогоор 18 хувиар хурдан ажилладаг. Нөгөө нэг том давуу тал нь найдвартай байдлын хувьд юм. Шилэн лазерүүд CO2 төхөөрөмжид байдаг нарийн тольнуудыг шаарддаггүй, мөн үнэтэй хийгээр тогтмол дүүргэх шаардлагагүй. Эдгээр загварын ялгаанууд нь цахилгаан шилэн системийн хувьд 92 орчим хувийн, харин CO2 системийн хувьд зөвхөн 76 хувийн ашиглалтын үзүүлэлтэд хүргэдэг бөгөөд энэ нь хүчирхэг үйлдвэрлэлтийн нөхцөлд удаан хугацаанд ажиллах үед илэрдэг.

Яагаад CO2 лазерийн төхөөрөмжүүд хийн бүтээгдэхүүний өндөр зузааны хэмжээтэй ажиллахад хэцүү байдаг вэ

12 мм-с илүү зузаан материалтай ажиллах үед CO2 лазерийн үр ашгийг ойролцоогоор 40-50 хувь алдагддаг, учир нь цацраг илүү их тархаж, дулаан алдагддаг. Эдгээр лазеруудын ашигладаг 10.6 микрометрийн долгионы урт нь зузаан ханыг огтлоход олон төрлийн асуудал үүсгэдэг. Цацрагийг зөв нөхцөлд оруулах нь жинхэнэ бэрхшээл болдог бөгөөд энэ нь оптик кабельт системүүдтэй харьцуулахад гурвуулсан хэмжээгээр муу налалт үүсгэдэг. Мөн үйлдлийн зардалд анхаарах шаардлагатай. Эдгээр төхөөрөмжүүд цацрагийн машины үйл ажиллагааны үеэр цагт $18-с $22 хүртэлх хийг хэрэглэдэг. Ийм зардал нь их хэмжээний үйлдвэрлэл хийдэг, зардал чухал байдаг үйлдвэрүүдэд CO2 лазерыг ашиглахыг маш хэцүү болгодог.

Харгалзах материалд гарч буй бэрхшээл: Өндөр чадлын огтлолтонд алюмин ба зэс

Алюминийтэй ажиллах үед цахилгаан импульсэн горимынхаа баяслалд шилэн лазер нь ойлголтын асуудлыг ойролцоогоор гуравны хоёроор багасгадаг. Энэ нь 20 мм зузаантай 6061-T6 хайлшийн хавтанг асуудалгүйгээр хайчлахад тодорхой сайн боломжийг олгоно. Харин уламжлалт CO2 лазерын системүүд 8 мм-ээс илүү зузаан материалтой ажиллах үед зэврэлтээс хамгаалах онцгой давхаргыг зэврэлтэн хоолой дээр нэмж хэрэглэх шаардлагатай. Энэ давхаргыг нэмж хэрэглэх нь боловсруулсан материал тус бүрийн метр тутамд 4.50 ба 6.75 долларын хооронд нэмэлт зардал өсгөдөг. Сүүлийн үеийн судалгааны үр дүнг харвал, шилэн лазер 25 мм-ийн алюминий хоолойг хайчлах үед ±0.15 мм нарийвчлалд хүрч чадаж байна. Ийм нөхцөлд CO2 системүүдийн нарийвчлал ихэвчлэн 0.38 мм-ээр хазайх тул үүнийг харьцуулахад маш сайн үзүүлэлт юм. Ялгаа бага мэт санагдаж болох ч, үйлдвэрлэлд чанартай деталийг нарийвчлалтайгаар үйлдвэрлэх шаардлага гарах үед энэ ялгаа маш чухал ач холбогдолтой.

CNC лазерийн хоолой хайчлах төхөөрөмжийг үйлдвэрлэлийн шаардлагатай нийлүүлэх

Чиг хандлага: Хуванцар оврын үйлдвэрлэлд өндөр чадал бүхий лазерын шилжилт

Ойролцоогоор 2020 оны үеэс хойш нийслэл даяар металлын үйлдвэрлэлийн газруудад өндөр чадал бүхий CNC лазер, хоолойг таслагчид суурилуулах хэмжээ эрс нэмэгдсэн. Энэ үндсэндээ юунд хүрэхийг хүсэж байгаа юм бэ гэвэл үйлдвэрлэгчид илүү хурдан ажиллахыг, зүгээр л хэт трактахгүйгээр илүү зузаан материалтай ажиллахыг хүсдэг болсон юм. Ихэнх үйлдвэрүүд одоо 6кВт-оос 12кВт хүртэл чадал бүхий машинуудыг сонгож байна. Эдгээр машинууд нь хуучин 3кВт-ын загваруудаас хоёр дахин хурдан хурдаар 30мм зузаан нүүрстөрөгчтэй ган хоолойг таслаж чаддаг. Шинэ технологийг ашигладаг үйлдвэрүүд лазерийн илүү цэвэр ирмэг үүсгэдэг учраас хоёрдогч үйлдлүүдийг ойролцоогоор дөрөвний нэг хувиар бууруулж чадаж байна. Цаашид боловсруулах ажлын хугацаа болон мөнгийг хэмнэх боломжийг олгодог тул энэ нь логиктай байна.

Стратеги: Лазерын чадлыг материалын төрөл, зузаан, гарцын зорилттой уялдуулах

Үйлдвэрлэлийн хэрэглэгчид лазерын параметрүүдийг доорх гурван үндсэн хүчин зүйлтэй нарийвчлан тохируулах замаар хамгийн сайн үр дүнг гаргадаг:

Өндөр холимог үйлдвэрлэлд бодит цагийн цахилгаан эрчим хүчний тохируулгатай, тохируулах боломжтой системүүд материал алдагдаж байгаа хэмжээг 18%-иар бууруулдаг бөгөөд ±0.1 мм нарийвчлалыг хадгалж байдаг. Мэргэжлийн мэргэжилтнүүд нимгэн хана ба зузаан ханатай талбайг огтлох даалгавруудын хооронд уян хатан зохицох олон горимт лазерыг сонгохыг онцлон анхааруулдаг.

Хүнд үйлдвэрт өндөр багтаамжтай огтлолтын эрэлт ихсэж байна

Эрчим хүч, барилгын салбар нь дэлхийн зах зээл дээр борлуулагдаж буй өндөр чадалтай CNC лазер цохийгчийн нийт борлуулалтын ойролцоогоор хоёр гуравт нь эзэлдэг. Яагаад гэвэл эдгээр салбарууд энгийн тоног төхөөрөмжөөр зөвшөөрөгдөхгүй тодорхой материалтай ажиллах шаардлагатай байдаг. Жишээ нь далайн элсэнд байрлах нефтийн платформууд API 5L ангийн 40 мм-с илүү зузаан болтой ган хоолойг боловсруулах шаардлагатай бол ямар ч устахгүй ган хоолойнуудыг цацрагийн станцууд боловсруулах шаардлагатай. Нэг жишээ нь томоохон дурсал стратегид плазмын огтлогчоос 15 кВт-ын ширхэг лазерт шилжсэнээр үйлдвэрлэлийн шугамыг зогсохгүй ажиллуулсан. Тэд 35 мм зузаан далайн хоолойг тасралтгүй огтолж чадсан ба нэгж тутамд огтлох зардал нь ойролцоогоор $220-р буурсан. Энэ нь ажлын зориулалтад тохирсон зөв хэрэгсэл хугацаа өнгөрөх тутам мөнгө хэмнэдэг гэдгийг харуулж байна.

Түгээмэл асуулт

Зузаан ханатай хоолойг огтлохдоо CO2 лазераас илүү ширхэг лазерыг ашиглахын давуу тал юу вэ?

Шилэн лазер нь богино долгионтой ажилладаг тул металлүүд CO2 лазераас илүү их энергийг (30%-иар) шингээх боломжтой бөгөөд илүү хурдан, цэвэр хайчилалт хийх боломжийг олгодог. Эдгээр нь илүү найдвартай, нарийн толины байрлал шаарддаггүй бөгөөд ашиглалтын зардал бага байдаг.

Их ватын шилэн лазер яагаад илүү зузаан материал хайчлах боломжийг олгодог вэ?

Их ватын шилэн лазер илүү өндөр чадлын нягтрал үүсгэдэг бөгөөд энэ нь илүү зузаан материалыг илүү үр дүнтэй хайлган нэг удаагийн хайчилалтаар хайчлах боломжийг бий болгох ба үйлдвэрлэлийн хугацааг ихэд бууруулдаг.

Бодит амьдралд лазерын чадлын хязгаар хэзээ байдаг вэ?

20кВ-с дээш чадалтай лазерууд байдаг ч хэт их хөргөлтийн шаардлага, өндөр ашиглалтын зардал зэрэг практик асуудлууд тэдгээрийг бага тохиромжтой болгодог. Ихэнх салбарууд 6кВ-с 12кВ хүртэлх мужид байлгах нь хэт их зардал гаргахгүйгээр хамгийн сайн үйлдлийг хангаж өгдөг гэж үздэг.

Материалын төрөл болон лазерын чадал хайчилалтын зузааныг яаж нөлөөлдөг вэ?

Хайчлах чадал нь материал болон лазерын чадалд хамааран өөрчлөгддөг. Жишээ нь, 6кВт-ийн лазер нь 25мм хүртэлх нүүрстөрөгчийн сталийг үр дүнтэй хайчилж чадахад, 12кВт-ийн лазер нь энэ чадавхийг 40мм хүртэл нэмэгдүүлдэг. Алюминийн гэрэл отражлох шинж чанар нь сталийнхаас харьцангуй зузаан байдлын чадавхийг хязгаарладаг.