EN
Металл өңдеудегі тиімділікті қайта анықтау
Металлды кесудегі тиімділік тек кесу жылдамдығы емес. металл кесу үшін лазерлік кесу машинасы шынайы тиімділік үш көрсеткіш бірігіп келгенде ғана қол жеткізіледі: жоғары өндірістілік (бір сменада шығарылған бұйымдар саны), жоғары материалды пайдалану (бір парақтан сатылатын бұйымдар саны) және төмен төменгі деңгейдегі өңдеу (дәнекерлеу немесе жинау алдында екінші операцияларды қажет етпейтін бұйымдар). Минутына 40 метр жылдамдықпен кесетін, бірақ әр бұйымға 10 минут қайрау қажет ететін машина, минутына 20 метр жылдамдықпен кесіп, дәнекерлеуге дайын қырлар беретін машинаға қарағанда аз тиімді.
Талшықты лазерлі кесу машинасы өнеркәсіптік қолданысқа енгеннен бері тиімділік көрсеткіштерін қайта қалыптастырды. CO₂ лазерлі жүйелерде кіріс электр энергиясының 10–15%-ы кесуге арналған энергияға айналса, талшықты лазерлерде осы көрсеткіш 30–40% құрайды. Бұл айырма 3 кВт-тық талшықты лазердің электр энергиясын 8–10 кВт шамасында тұтынуын, ал сол шығыс көрсеткішіне ие CO₂ жүйесінің — 20–30 кВт тұтынуын білдіреді. Жылына 4 000 сағат жұмыс істегенде және электр энергиясының бағасы 0,10 доллар/кВт·сағ болғанда талшықты лазерлі жүйе тек электр энергиясы үшін 4 000–8 000 доллар үнемдейді.
Кеме құрылысы компоненттерінің жеткізушісі — перде қаттылығын қамтамасыз ету үшін 6–12 мм болат плиталарын өңдейтін — плазмалық кесу столын 3015 талшықты лазерлі кесу машинасымен алмастырды. Плазмалық жүйе кесілген бөлшектердің кесілу бұрышы мен шлактың болуына байланысты дәнекерлеуден бұрын қырларын өңдеуді қажет етті. Талшықты лазердің тік бұрышты, шлаксыз қырлары қырларды өңдеуді мүлдем жоюға мүмкіндік берді; нәтижесінде 12 мм материал бойынша кесу жылдамдығы ұқсас болғанымен, жалпы өңдеу уақыты — кесу мен екіншілік операцияларды қосқанда — шамамен 35% қысқарды.
Материал мен қалыңдығы бойынша жылдамдықты оңтайландыру
Бiрiктiрiп кесу қатынасы
Әрбір металл кесу үшін лазерлік кесу машинасы лазерді кесу жолын бастамас бұрын материалды ене алу үшін бір нүктеде орналастырып, тесіледі. Сырлау уақыты 1 мм жұмсақ болат үшін 0,5 секундтан 16 мм материал үшін 812 секундқа дейін. Ұңғылау газды және лазерді кеміту кезінде кесу ұзындығын пайда етпейді, бұл лазер өңдеудің тиімділігін кемітетін фазасы.
6 мм жұмсақ болаттан жасалған 20 тесілген нүктесі бар бөлшектің тесілген бір нүктесі 1,5 секундқа 30 секундқа дейін кескісіз уақыт алады. Егер жалпы кесу жолы 2,5 м/мин жылдамдықпен 3 метр болса (кезек кесудің 72 секунд), тесу уақыты циклдің 29%-ын құрайды. Ұңғымаларды азайту оптималды ұялау арқылы бірнеше бөлшектер ортақ кесу сызығын бөліскен кезде кесу параметрлерін өзгертпей, өткізуді тікелей жақсартады.
Импульстік тесу — бұл лазер энергиясын үздіксіз емес, миллисекундтық импульстер түрінде беретін әдіс. Бұл әдіс қалың материалдарды тесу уақытын үздіксіз тесуге қарағанда 30–50% азайтады. Импульстік әдіс бастапқы тесікті тарырақ жасайды, сондықтан кесудің оттегі ағыны тезірек тереңдейді және экзотермиялық реакция тесу циклының ерте кезінде басталады.
Материалға қарай кесу жылдамдығы
3 кВт қуатында оттегі көмекші газымен жұмыс істейтін жұмшартылған болат: 1 мм — 10–12 м/мин, 3 мм — 3–4 м/мин, 6 мм — 1,8–2,2 м/мин, 10 мм — 0,9–1,2 м/мин, 16 мм — 0,6–0,8 м/мин. Қалыңдық артқан сайын жылдамдықтың экспоненциалды түрде төмендеуі қалың парақтарды негізінен өңдейтін өндірушілерге жоғары қуатты жүйелерді қарастыруға мәжбүр етеді — 6 кВт лазер 16 мм-ді 1,2–1,6 м/мин жылдамдықпен кеседі, бұл 3 кВт лазердің осы қалыңдықтағы жылдамдығынан шамамен екі есе жылдам.
Азотты көмекші газ қолданылғанда 3 кВт қуатындағы тұрақты темір: 1 мм — 8–10 м/мин, 3 мм — 2,5–3,5 м/мин, 6 мм — 1,2–1,6 м/мин, 8 мм — 0,7–0,9 м/мин. Көміртекті болатқа қарағанда азотты көмекші газ кесуді бавольфырақ жасайды, себебі экзотермиялық реакция энергия қоспайды — кесу толығымен материалды ерітетін лазерлік қуатқа негізделеді, ал азот тек еріген материалды механикалық түрде шығару үшін қолданылады.
Бөлшектерді орналастыру және материалды пайдалану
Әлгіоритмдік оптимизациялау
Оператордың көзбен бағдарлап бөлшектерді параққа орналастыруы (қолмен орналастыру) материалды пайдалануды 60–70% құрайды. Әлгіоритмдік оптимизациялау негізінде жұмыс істейтін автоматтандырылған орналастыру бағдарламасы бірнеше секундта мыңдаған орналасу нұсқаларын бағалайды және материалды пайдалануды 75–85% деңгейіне жеткізеді. Айлығында 200 тонна болат өңдейтін дайындама цехы үшін, материалдың бағасы тоннасына 800 доллар болса, осы 15 пайыздық айырма айлық материал шығындарын шамамен 24 000 долларға азайтады.
Оптимизацияда бөлшектердің орналасу бағытына қойылатын талаптар, дән бағытына қойылатын талаптар, ортақ сызықпен кесу мүмкіндіктері және жылумен басқару ескеріледі. Ұзын түзу жиектері бар бөлшектер үшін көршілес бөлшектер бір кесу сызығын бөлісіп пайдаланатын ортақ сызықпен кесу тиімді болады; бұл жалпы кесу ұзындығын азайтады және бөлшектер арасындағы «қаңқа» материалдың пайда болуын болдырмайды.
Қаңқаны басқару
Бөлшектерді алып тастағаннан кейін қалған қалдық парақ — «қаңқа» — бұл материалдың пайдаланылуының шығынын көрсетеді, оны ешқандай орналастыру оптимизациясы толығымен жоюға қабілетті емес. Жақсы оптимизацияланған орналастыруларда «қаңқа» салмағы бастапқы парақ салмағының 15–25%-ын құрайды. Дайындаушылар «қаңқаны» металл қалдықтарын қайта өңдеу арқылы құнын қалпына келтіреді, бірақ қалдықты сатудың бағасы бастапқы материалдың құнының 40–60%-ын құрайды, сондықтан материалдың пайдаланылуының әрбір пайыздық өсуі тікелей материалдың өзіндік құнына әсер етеді.
Қосымша шығындарды болдырмау, бөлшектердің орналасу бағытын стандарттау, қалыңдығы ұқсас бөлшектерді топтау арқылы қойылатын бөлшек дизайні — бұл жағдайда бағдарламалық қамтамасыз етудің кейінгі өңдеуі қол жеткізе алмайтын жақсартуларға әкеледі. Қойылатын бөлшектерді қойып шығаруға дейін өндіріске қажеттілікке сай дизайнды қайта қарау — материалдың пайдаланылуын ең тиімді етуге бағытталған ең маңызды іс-шара.
Жиі қойылатын сұрақтар
Тонкадай металда талшықты лазерлі кесу плазмалық кесуге қарағанда қанша есе тезірек?
Талшықты лазер 1–3 мм жұмсақ болатты плазмалық кесуге қарағанда 3–5 есе тез кеседі, сонымен қатар кесілген жиегінің сапасы әлдеқайда жоғары. 6–12 мм қалыңдықтағы материалда жылдамдық артықшылығы 1,5–2 есе дейін төмендейді. 20 мм-ден астам қалыңдықтағы материалда плазмалық кесу жылдамдығы талшықты лазерге қарағанда жоғары болады, себебі плазмалық доға қалың бөліктерде энергияны беру тиімділігі жоғары.
Талшықты лазерлі станоктағы максималды кесу жылдамдығы неге байланысты?
Лазерлік қуат негізгі фактор болып табылады — қуат өсуі материалдың жылу өткізгіштік шегіне дейін жылдамдықты шамамен сызықты түрде арттырады. Көмекші газ түрі мен қысымы балқыған материалдың шығу жылдамдығына әсер етеді. Материалдың беткі қасиеттері лазерлік сәулениң сіңіру деңгейіне әсер етеді. Rayman CNC лазерлік кесу машиналары әдетте қолданылатын материал түрлері үшін жылдамдықты оптимизациялауға арналған параметрлердің кітапханасымен жабдықталған.
Материалды пайдалану жалпы кесу құнына қалай әсер етеді?
Әдеттегі парақты металл өңдеу кезінде материал құны бөлшек құнының жалпы құнының 60–75%-ын құрайды — қалған бөлігі еңбекақы, машина амортизациясы және тұтыну материалдарынан тұрады. Материалды пайдаланудың 10% артуы алдыңғы негізге қарағанда материалдың тұтынуын шамамен 13% азайтады, сондықтан орналастыру оптимизациясы ең жоғары ROI (қайтарымдылық) әсерін туғызатын негізгі тиімділік факторы болып табылады.
Талшықты лазерлік металл кесуге арналған тұтыну материалдарының құны қандай?
Көмекші газ (оттегі/азот) қалыңдығы мен газ түріне байланысты сағатына 3–8 аралығындағы ең көп тұтынатын материал болып табылады. Қорғаныш линзаларының құны 20–50 теңге, оларды әр 200–500 сағатта ауыстыру керек. Соплалардың құны 10–30 теңге, олардың жұмыс істеу мерзімі 500–1 000 сағат. Барлық тұтынатын материалдардың жалпы құны сағатына орташа есеппен 5–12 теңге.
Бөлшек күрделілігі лазерлік кесудің тиімділігіне қалай әсер етеді?
Әрбір қосымша тесілу кесуден тыс уақыт қосады. Көптеген ішкі элементтері бар (тесіктер, ойықтар) күрделі бөлшектердің тесілу уақыты қарапайым сыртқы контурмен кесілетін бөлшектерге қарағанда пропорционалды түрде артады. Бір жазықтықта күрделі бөлшектерді қарапайым бөлшектермен бірге орналастыру өндіріс циклы бойынша тесілу мен кесудің қатынасын тепе-теңдікке келтіреді.
Лазерлік қуатты жаңартудың тиімділік шегі қандай?
3 кВт-тан 6 кВт-қа дейін қуатты жаңарту 8 мм-ден астам материалдарды кесу жылдамдығын екі есе арттырады. Жылына кемінде 2 000 жұмыс сағатында 6 мм-ден астам қалыңдықтағы материалдардың 30%-дан астамын өңдейтін фабрикалар үшін өндірістік қуаттың артуы әдетте қуатты жаңарту шығындарын 18–24 ай ішінде өзінің құнын қайтарып береді.