Қазіргі заманғы өндірісте оңтайлы кесу процесін таңдау өндіріс жылдамдығына, пайдалану құнына және соңғы бөлшек сапасына әсер ететін маңызды шешім болып табылады. Бұл мақалада екі көрнекті технологияның: жоғары қуатты талшықты лазерлік кесу және абразивті су ағынымен кесудің деректерге негізделген салыстыруы ұсынылған.
Онда материалдың үйлесімділігі, жылу әсер ететін аймақ (HAZ), өңдеу жылдамдығы, өлшемдік төзімділік және иеленудің жалпы құны сияқты негізгі өнімділік көрсеткіштері талданады. Талдау су ағынды технологиясы материалдың әмбебаптығы және «суық кесу» процесі үшін маңызды болып қала берсе де, жоғары қуатты талшықты лазерлердегі жетістіктер оларды өсіп келе жатқан материалдар мен қалыңдық диапазонында жоғары жылдамдықты, жоғары дәлдіктегі өндіріс үшін стандарт ретінде белгіледі деген қорытындыға келеді.
Процесті таңдаудың басшылық қағидаттары
Кесу процесін таңдау лазердің жылу энергиясы мен су ағынының механикалық күші арасындағы ымыраға байланысты.
Лазерлік кесу:Бұл процесс жоғары жылдамдық, күрделі дәлдік және автоматтандырылған тиімділік негізгі талаптар болып табылатын қолданбаларға арналған. Ол болат және алюминий сияқты металдар, сондай-ақ акрил сияқты органикалық материалдар үшін, әдетте 25 мм (1 дюйм) қалыңдықта ерекше тиімді. Жоғары қуатты талшықты лазерлік технология 2025 жылы жоғары көлемді, үнемді өндірістің негізі болып табылады.
Су ағынымен кесу:Бұл процесс ерекше қалың материалдар (50 мм немесе 2 дюймнен асатын) немесе кез келген жылу шығынына тыйым салынған материалдар үшін ең қолайлы шешім болып табылады. Мұндай материалдарға белгілі бір маңызды аэроғарыштық қорытпалар, композиттер және тас кіреді, мұнда процестің «суық кесу» сипаты міндетті инженерлік талап болып табылады.
Техникалық салыстыру
Екі технология арасындағы нәтижелердегі негізгі айырмашылықтар олардың энергия көздеріне байланысты.
Талшықты лазерлік және абразивті су ағынды кесудің кеңейтілген техникалық салыстыруы
| Функция | Абразивті су ағынымен кесу | |
| Негізгі процесс | Жылулық (фокусталған фотондық энергия) | Механикалық (дыбыстан жоғары эрозия) |
| Материалдық үйлесімділік | Металлдарға тамаша, органикалық заттарға жақсы | Әлемге жақын (металдар, тас, композиттер және т.б.) |
| Алдын алу керек материалдар | ПВХ, поликарбонат, шыны талшық | Шыңдалған әйнек, кейбір сынғыш керамика |
| Жылдамдық (қалыңдығы 1 мм тот баспайтын болат) | Ерекше (Минутына 1000-3000 дюйм) | Баяу(10-100минутына дюйм) |
| Керф ені | Өте ұсақ (≈0,1 мм/ 0,004 дюйм) | Кеңірек (≈0,75 мм/ 0,03 дюйм) |
| Төзімділік | Тығызырақ (±0,05 мм/ ±0,002 дюйм) | Тамаша (±0,13 мм/±0,005 дюйм) |
| Жылу әсер ететін аймақ | Қазіргі және басқаруға оңай | Жоқ |
| Жиек конусы | Минималдыдан Жоққа дейін | Қазіргі уақытта, көбінесе 5 осьті өтемақыны қажет етеді |
| Екінші реттік өңдеу | Қабыршақтарды кетіру қажет болуы мүмкін | Көбінесе қайталама әрлеуді жояды |
| Техникалық қызмет көрсетуге баса назар аудару | Оптика, резонатор, газ жеткізу | Жоғары қысымды сорғы, тығыздағыштар, тесіктер |
Маңызды факторларды талдау
Материал және қалыңдық мүмкіндігіs
Су ағынымен кесудің негізгі артықшылығы - кез келген материалды өңдеу мүмкіндігі, бұл граниттен титанға және көбікке дейінгі әртүрлі субстраттарға бейімделуі керек жұмыс орындары үшін маңызды артықшылық.
Дегенмен, өнеркәсіптік қолданбалардың көпшілігі металдар мен пластмассаларға бағытталған, мұнда заманауи лазерлік технология ерекше мүмкіндіктерге ие. Талшықты лазерлік жүйелер болат, тот баспайтын болат, алюминий, мыс және жезде тамаша өнімділік үшін жасалған. Ұзын инфрақызыл толқын ұзындығы ағаш және акрил сияқты органикалық материалдармен тиімдірек сіңірілетін CO₂ лазерлерімен толықтырылған кезде, лазерге негізделген жұмыс процесі өндірістік қажеттіліктердің кең ауқымын жоғары жылдамдықпен қамтиды.
Сонымен қатар, лазерлік процесс таза және құрғақ, қымбат өңдеуді және жоюды қажет ететін абразивті шлам шығармайды.
Дәлдік, жиектердің әрлеуі және кемшіліктерді басқару
Дәлдік пен жиектердің әрлеуін бағалау кезінде екі технология да айқын артықшылықтарға ие және нақты ескеруді қажет етеді.
Лазердің басты артықшылығы - оның ерекше дәлдігі. Оның өте нәзік қисығы және жоғары позициялық дәлдігі басқа әдістермен қол жеткізу қиын күрделі өрнектерді, өткір бұрыштарды және егжей-тегжейлі белгілерді жасауға мүмкіндік береді. Дегенмен, бұл процесс шағын жылу әсер ететін аймақты (ЖӘА) - материал жылу энергиясымен өзгеретін тар шекараны жасайды. Өндірілген бөлшектердің басым көпшілігі үшін бұл аймақ микроскопиялық болып табылады және құрылымдық тұтастыққа ешқандай әсер етпейді.
Керісінше, су ағынының «суық кесу» процесі оның басты артықшылығы болып табылады, себебі ол материалдың құрылымын жылу әсерінен толығымен өзгеріссіз қалдырады. Бұл HAZ мәселесін толығымен жояды. Бұл кемшілік - кесілген жиекте, әсіресе қалың материалдарда, аздап «конус» немесе V-тәрізді бұрыштың пайда болу мүмкіндігі. Бұл механикалық ақауды басқаруға болады, бірақ көбінесе мінсіз перпендикуляр жиекті қамтамасыз ету үшін күрделірек және қымбат 5 осьті кесу жүйелерін пайдалануды қажет етеді.
Жылдамдық және цикл уақыты
Лазерлік және су ағынды технологиялардың негізгі өнімділік айырмашылығы - процесс жылдамдығы және оның жалпы цикл уақытына әсері. Жұқа калибрлі қаңылтыр металдар үшін жоғары қуатты талшықты лазер су ағындысына қарағанда кесу жылдамдығына 10-20 есе жоғары жетеді. Бұл артықшылық лазерлік жүйелердің жоғары кинематикасымен күрделене түседі, олар ерекше жоғары гантри үдеуімен және кесулер арасындағы өту жылдамдығымен ерекшеленеді. «Ұшып жүру» сияқты озық әдістемелер өнімді емес кезеңдерді одан әрі азайтады. Агрегаттық әсер - күрделі кірістірілген орналасуларды өңдеуге қажетті уақытты күрт қысқарту, бұл жоғары өнімділікке және бөлшектің құнын оңтайландыруға әкеледі.
Меншіктің толық құны (CAPEX, OPEX) және техникалық қызмет көрсету)
Су ағынды жүйесі бастапқы капиталдық шығындарды (CAPEX) төменірек етуі мүмкін болса да, мұқият шығындарды талдау ұзақ мерзімді пайдалану құнына (OPEX) бағытталуы керек. Су ағынды жүйесі үшін ең үлкен бір пайдалану құны - абразивті гранатты үнемі тұтыну. Бұл қайталанатын шығындар, аса жоғары қысымды сорғының жоғары электр энергиясына деген сұранысымен және форсункалардың, тығыздағыштардың және тесіктердің айтарлықтай күтімімен бірге, тез жиналады. Бұл абразивті шламды тазалау және жоюдың көп еңбекті қажет ететінін ескермес бұрын.
Керісінше, заманауи талшықты лазер өте тиімді. Оның негізгі шығын материалдары - электр қуаты және қосалқы газ. Күнделікті пайдалану шығындары төмен және болжамды техникалық қызмет көрсетудің арқасында жалпы жұмыс ортасы тазарақ, тыныш және қауіпсіз болады.
Кеңейтілген қолданбалар мен үрдістерді талқылау
Жоғары мамандандырылған жұмыс процестерінде бұл технологиялар бір-бірін толықтыра алады. Өндіруші Inconel қалың блогын (термиялық кернеуден аулақ болу үшін) дөрекі кесу үшін су ағынын пайдалануы мүмкін, содан кейін жоғары дәлдіктегі өңдеу, ерекшеліктерді жасау және бөлшек нөмірін гравировкалау үшін бөлшекті лазерге беруі мүмкін. Бұл күрделі өндірістегі түпкі мақсат әрбір нақты тапсырма үшін дұрыс құралды қолдану екенін көрсетеді.
Жоғары қуатты талшықты лазерлердің пайда болуы ландшафтты айтарлықтай өзгертті. Бұл жүйелер енді қалың материалдарды ерекше жылдамдық пен сапамен өңдей алады, бұл көптеген металдарға арналған су ағындарына жылдамырақ және үнемді балама ұсынады - бұл бұрын тек су ағындарына ғана тән сала.
Металл, пластмасса немесе ағашты қамтитын жылдам прототиптеу үшін лазердің жылдамдығы айқын артықшылық болып табылады. Бір түстен кейін бірнеше дизайн нұсқаларын қайталау мүмкіндігі өнімді жылдам және икемді түрде әзірлеу циклін қамтамасыз етеді. Сонымен қатар, жұмыс орнындағы ортаны практикалық тұрғыдан қарастыру маңызды. Лазерлік кесу - интеграцияланған түтін шығарумен бірге жүретін, салыстырмалы түрде тыныш процесс, ал су ағынымен кесу - бұл көбінесе оқшауланған бөлмені қажет ететін және су мен абразивті шламды лас басқаруды қажет ететін өте шулы процесс.
Қорытынды
Су ағынымен кесу материалдың сезімталдығымен немесе өте қалыңдығымен анықталатын белгілі бір қолданбалар жиынтығы үшін баға жетпес құрал болып қала берсе де, қазіргі заманғы өндірістің бағыты лазерлік технологияның жылдамдығына, тиімділігіне және дәлдігіне айқын бағытталған. Талшықты лазерлік қуат, басқару жүйелері және автоматтандыру саласындағы үздіксіз жетістіктер оның мүмкіндіктерін жыл сайын кеңейтуде.
Жылдамдықты, пайдалану құнын және дәлдікті талдау көрсеткендей, көп көлемді өнеркәсіптік кесу қолданбаларының көпшілігі үшін лазерлік технология ең жақсы таңдауға айналды. Өнімділікті барынша арттыруға, бір бөлшектің құнын төмендетуге және таза, автоматтандырылған ортада жұмыс істеуге бағытталған бизнес үшін заманауи лазерлік кесу жүйесі бәсекеге қабілетті болашаққа стратегиялық инвестиция болып табылады.
Жарияланған уақыты: 2025 жылғы 30 шілде
