Металлды лазер менен кесүү адатта төрт кадамдан турган процессти көрсөтөт, ал көп кызыктуу болуп саналат. Бул процесстин башында лазер резонатору күчтүү шооло пайда кылат, андан соң ал СО2 газдык карышы же өзгөчө талашкан оптикалык кабелдер аркылуу күчөтүлөт. Кийинки болуп жаткан нерсе таң калтыргыч. Атайын линзалар бул шоолону жибинен кичине, 0.1 мм чамалуу чейин түзгөн нерсеге жыйынтыктайт. Бул күчтүүлүктө кубаттык тыгыздыгы бир квадрат сантиметрге 10 миллион ватттан ашат, бул Журнал of Manufacturing Processes журналындагы соңку изилдөөлөргө ылайык карбонаттык болотту жарым миллисекундада эрите аларлык. Ишти аяктатуу үчүн, көмөктөшүүчү газдар, мисалы, оттек же азот эрүүчү металлды жумшатып, өтө тар кесүүлөргө мүмкүнчүлүк берет. Биз 3 мм калың чыбык кесүүдө 0.15 мм чейинки кесүү тууралуу сөз боло алат.
Биздин төрт негизги системалар тактык менен тийиштүүлүктү камсыздоо үчүн бирге иштейт:
Бул интеграция 1 мм жумшак болгон болотдо минутасына 60 м/мин кесүү тездигин жана ±0,05 мм тактыкты сактоого мүмкүнчүлүк берет - бул автомобиль жана аэрокосмостук бөлүктөр үчүн эң негизги шарт.
Металл иштетүү өнөмдүлүгү бүгүнкү күнү атайын үч негизги лазер технологиясы менен иштейт: CO2, чыгырмалы жана кристаллдык системалар. CO2 лазерлери газды пайдаланып, калың эмес металлдарды жакшы кесет. Чыгырмалы лазерлер диоддук жарыкты оптикалык чыгырмалар аркылуу күчөтүлгөнү үчүн, жалпаң же орто калындагы металл беттерин иштөө үчүн көпчүлүк борборлор тарабынан колдонулат. 2024-жылгы Өнөр жай лазер долбоорунун эң соңку маалыматтары боюнча, чыгырмалы лазерлер CO2 системаларына салыштырмалуу эки же үч эсе ылдамдыкта 3 мм нержавеюшч металлды кесе алат. Nd:YAG моделдерин камтыган кристаллдык лазерлер титан кесүү сыяктуу өтө насык өрөөндөрдө гана колдонулат, бирок бул системалардын өсүшү азыраак, анткени алар көп колдоо-тейлөө талап кылат.
Чыгырмалы лазерлердин айырмачылыктары бар:
| Производительдүүлүк метрикасы | Fiber Laser | CO2 Лазер |
|---|---|---|
| Кесүү ылдамдыгы (1 мм түрмө металл) | 25 м/мин | 8 м/мин |
| Энергиянын айлык баасы/Ай* | $1,200 | $3,500 |
| Жардам берүү үчүн газды пайдалануу | 15% төмөн | Стандарттуу |
*500kW системасына, 24/5 иштетүүгө негизделген
20 мм төмөнкү металлдарды иштетүүчү өндүрүүшчүлөргө фибер лазерлери 18–24 айлык ичке кайтаруу мөөнөтүн камсыз кылат, анткени алар көп колдонулбайт жана иштөө убактысы 94% (2024-жылгы металл иштетүү экономикасы боюнча илимий изилдөө). Ал эми акрил же багет иштетүүчү аралаш материалдар менен иштеген учурда CO2 системалары жарактуу болуп калат, бирок алар металл кесүү боюнча энергияны 50–70% көбүрөөк пайдаланышат.
Лазер кесүү ылайыктуу металлдар менен эле жакшы иштейт, алар лазер энергиясын бирдей жүгүртөт жана жылыдыруу үнөмдүүлүгүнө ээ. Ошондой металлдарга коррозияга туруктуу нержат болот, ал учурунда медициналык куралдарда жана тамак-аш өнөрмүшүндө кездешет. Алюминий жеңил болгондуктан учактар менен автомобилдерде кеңири колдонулат, анткени бир аз жеңилдик машина тиимдүүлүгүн арттырат. Латунь менен колор жыш кесилбесе да, электр системаларында маанилүү ролдор ойнойт. Бирок алар лазерди күчтүү чагылдырганы үчүн кесүү кыйынчылык туудурат. Операторлорго чисто кесүү үчүн ылайыктуу жабдуулар менен техника керек болот.
| Металл түрү | Типтүү калыңдык диапазону | Негизги колдонуу сфералары |
|---|---|---|
| Сизинсиз болгон болот | 0,5–25 мм | Медициналык куралдар, тамак-аш өнөрмүшүнүн жабдуулары |
| Алюминий | 0,5–20 мм | Автомобиль панелдери, жылыткыч радиаторлор |
| Боз кумыш | 0,5–8 мм | Шааралар боюнча платалар, жылыткыч алмаштыргычтар |
Мыс жана талаң материалдары менен иштаганда чоң көйгөй пайда болот, анткени алар инфракызыл лазер энергиясынын 90% дан ашыгын кайтарып таштайт. Бул рефлексия туура эмес иштетилсе, лазерге зыян келтириши мүмкүн. Шул жерде фибер лазерлер пайда болот. Алар 1,060 нанометрге жакын кыска толкун узундукта иштейт жана нерсени башкарууге жардам бериш үчүн адаптивдүү күч модуляциясы деп аталган нерсеге ээ. Мисалы, 2 мм калыңдыктагы мыс пластинкаларды кесүүнү алып коюңуз. Бул процесс 500 Гц ден жогорку пульс жилдамдыгын жана кесүү жүрүп жатканда оксилениүүнү токтотуу үчүн азот газынын жардамын талап кылат. Бул кошумча чаралар болсо да, болот кескенге караганда энергиянын 15-20% артык пайдаланууну билдирет, бирок анын артыкчылыгы тактыкты сактоо жана кымбат жабдыктарды коргоо үчүн чыгымдарды камсыз кылуу болуп саналат.
Иштетилген материалдын калыңдыгы аны каншалык тез кесүүгө болорун жана процессте канча энергия сарпталарын чоң таасир этет. Мисалы, 5 мм жеңил болгон болсо, минутасына 8 метр тездик менен кесүү ыңгайлуу. Бирок 20 мм болгон кезде операторлор кырларынын бүрмөлөнүшүн болтурбоо үчүн тездигин 1,2 м/мин чейин төмөндөтүү керек. Көпчүлүк адамдардын назарынан чөмөлгөн нерсе - бетин даярдоо. Зарарланган же бирдей эмес покрытие лазер шоюнун жолун жарым миллиметрге чейин бүтүрүп кетет, андан кийин көптөгөн өлчөмдүк көйгүйлөргө алып келет. Иштөөгө чейин бетин тазалоо деле чоң айырмачылык жасайт. Бул ыңгайлуу кадам индустриялык маалыматтар боюнча кесүүдүн бирделигин 30% кө камсыз кылат жана пост-иштетүүнү күрт кыйын кылган шлактын пайда болушун азайтат.
Тал лазерлер традициондук CO2 системалары менен кыркылганга караганда материалдарды үч эсе ылдамыраак кыркып, коррозияга туруштуу болот жана алюминий жалбырактары сыяктуу катуу материалдарда чейин 0.1 мм чегинде каржылаган күйүнде сактайт. Бул лазерлердин негизги катуу абалы энергияны пайдаланууда 30 пайызга жакшыраак эффективдүүлүккө ээ. Бул эффективдүүлүк материал жанып кеткенге караганда эрип кеткендей таза кыркылууга жана чөйрөгө тийген жылуу энергиясынын эң азайып калуусуна алып келет. Өлкөнүн түрдүү ишканаларынан чыккан чын маалыматтарга караганда, компаниялар 25 мм калыңдыктагы металл бөлүктөрдүн ар бирине 18-22 тиын чыгым жана көп үнөмдөшкөнүн айтышат. Шилтеме металл иштетүүчү фабрикалардын көбү бул күнөр бул технологияга өтүп жатканы ачык.
Автомобиль бөлүктөрүнүн ири аты бар компания чыбыкталыш компоненттерин иштетүү убактысын жаңы 6 кВт фибер лазерлерин колдонуу менен дээрлик эки эсе кыскарткан. Таза кесүүлөрдү дросс жыйналбай алуу менен кошумча иштетүүнү талап кылбайт, анткени бул жаңы системалар таң калтат. Поверхностьдагы аяктоо Ra 3,2 микрон чамалуу, бул жагында жатат. Билдирүүчүлөр үчүн катуу графиктерди сактоого аракет кылган сайын, дагы да талап кылынган электр унаалары үчүн техникалык талаптарды камсыз кылуу үчүн анын чегара төгүлгөн массасы бар жана чегара төгүлгөн тактыкта айрым грамм маанилүү болуп саналат.
Ал 7075-Т6 ириди келип чыккан канаттардын кабыргалары жана фюзеляждын бөлүктөрү сыяктуу алюминий конструкциялык бөлүктөр менен иштөөдө башка учак кеңстик компаниялары тал көз мазокторуна күч алып башташты. Себеби? Бул лазерлер материалдын рефлекторлуулугу менен байланыштуу көйгөйлөрдү кемитүүгө жардам бери турган 1070 нм толкун узундугунда иштейт. Бул 10 мм калындыктагы пластинкаларды 0,5% төмөнкү калындык өзгөрүүлөрү менен 15 м/мин ылдамдыкта кесип чыгат. Жаңы тенденцияларды караганда, бүгүнкү күндө учактардын 10 жаңы долбоорлорунун 9-у чын эле лазер менен кесилген алюминий бөлүктөрдү камтыйт. Натыйжада, учак кеңстик өнөмдүлүктүн AS9100 сапат талаптарын аткаруу үчүн, жакшы тал көз лазер системаларына киргизүү өтө маанилүү болуп калды.
Азот 12-ден 20 барга чейинки басым менен инерттүү газ катары кызмат көрсөтөт, материалдын коррозияга каршы туруктуулугун сактайт. Бул болсо оксилениди алдын алат жана таза чет алып келид, ошондуктан мындай бөлүктөр медициналык куралдар же тамак-аш өнөр жайында колдонулуучу бөлүктөргө идеалдуу болуп эсептелет. Мисалы, 6 мм калындыктагы 304 маркалуу нержавеюшчя стальды алып карастырайлы. 10-12 метр минута ылдамдыкта иштеген 2 кВт тактача лазер менен кыркылганда, кызууга байланыштуу аймактын калындыгы 0,1 ммден ашпайт. 2024-жылгы Metal Fabrication Report деген изилдөөдө күбөлөт менен иштөөдөн азотко которсо, аякталуу чыгымдарын үчтөн бирге чейин кыскартууга болот экен. Белгиленген негизги параметрлер:
Алюминийдин жогорку чагылдыруу кабилети (1мкм толкун узундугунда 85–92%) нурлануунун багытын алдын алуу үчүн пульстагы лазердик режимдерди колдонуу керек. 4 кВт талаш лазерин 6–8 бар басым менен аба колдонуу менен 15 м/мин ылдамдыкта 8 мм 6061-Т6 алюминийди кесет. Жылуулук өткөрүмдүүлүктү баскаруу үчүн:
Бул ыкма ±0,05 мм тактыкты камсыз кылат, автоунаанын батарейкалык табагы сыяктуу так бөлүктөргө ылайык.
3 ммден жогорку көмүртектүү болот үчүн кесүүнү колдонуу үчүн оттеги менен жардам берүү кабыл алынган практикада, анткени экзотермиялык реакция ылдамдыкты 40% кадар көбөйтөт. 3 кВт колдонгондо 10 мм S355JR болот үчүн ылдамдык 8–10 м/мин чейин жетет. Бирок, ашыкча оксилениди түбүндө калдык пайда кылат. Туура чечимдер:
Көпчүлүк иштетүү ыкмаларын колдонуу менен кылмыш кесүүнүн өлчөмдүк тактыгы жана чети сапаты боюнча ISO 9013 стандарттарын аткаруу үчүн и-балкалар сыяктуу конструкциялык компоненттер үчүн оттек кесүүнү азот менен тийиштүү ыкмалар менен бириктирүү керек.
Лазер кесүү деген чоң күчтүү лазер шооласы менен материалды эрип, күйүп же булантып кесүү процесси.
Фибер лазерлер CO2 лазерлерге салыштырмалуу жогорку тактык, энергия эффективдүүлүгү жана төмөн каржылык чыгым талап кылат.
Коргошунсуз болот, алюминий, жумшак болот, латунь жана медь сыяктуу металлдар лазер энергиясын жакшы сиңдирүү жана жылуулук өткөргүчтүгүнөн улам лазер менен кесүүгө ылайык.
Материалдын калындыгы кесүү тездиги менен кубаттын колдонулушуна таасир көрсөтөт. Калың материалдар кырлардын бүлүшүн болтурбоо үчүн көбүнчө жай кесүү тездигин талап кылат.
EN
Hot News
