Lehtmetalli laserlõikus: protsess, plussid ja miinused

Mis on lehtmetalli laserlõikus?

Subtraktiivsed tootmisprotsessid on materjalide modifitseerimisel detailide valmistamiseks üliolulised. Lehtmetalli laserlõikus on üks standardmeetodeid komponentide lõikamiseks ja eemaldamiseks toorikust. Tehnika hõlmab materjalitükkide väljalõikamist laserkiirte abil.

Laserlõikuse tehnoloogia põhineb arvutjuhtimisel (CNC), mis tagab selle laitmatu täpsuse. Enne CNC-lõikust või laserlõikusoperatsiooni peab operaator sisestama arvutisse koodid või programmid, mis kirjeldavad detaile või mustreid.

Lehtmetalli laserlõikuse protsess

Metalli laserlõikus hõlmab laserkiirte kasutamist metallide ja sulamite sulatamiseks, põhjustades seeläbi siledad ja teravad lõiked. Laserlõikusprotsess koosneb kahest sünkroonselt toimivast operatsioonist.

Esimene hõlmab materjali poolt fokuseeritud laserkiire neelamist – see on energia, mis teostab lõike. Teine hõlmab laseritega kontsentrilist lõikedüüsi, mis annab protsessiks vajalikku tehnoloogilist gaasi. Gaas kaitseb tööpead aurude ja pritsmete eest ning aitab eemaldada jääke lõikesoonest (kerf).

Lehtmetalli laserlõikamiseks on sisuliselt kolm meetodit.

1. Laserkiirga sulatuslõikus

Laserkiirga sulatuslõikus kasutab inertgaasi, enamasti lämmastikku. Madala reaktsioonivõimega tehnoloogiline gaas aurustab pidevalt materjali lõigepilu. Kui sulanud materjal eemaldatakse, hoiab inertgaas ära oksüdeerumise lõikeserval, sekkumata protsessi.

See laserlõikusmeetod sobib alumiiniumisulamite ja roostevaba terase õhukeste lehtede lõikamiseks, mis nõuavad kõrget esteetilist välimust ja vähem järeltöötlust.

2. Laserkiirga sublimatsioonlõikus

Nagu nimigi ütleb, aurustab laserkiirga sublimatsioonlõikus materjali. Selle asemel, et materjali sulatada nagu teistes laserlõikusprotsessides, muudetakse see koheselt tahkest olekust gaasiliseks – toimub sublimatsioon.

Sarnaselt sulatuslõikusega kasutab sublimatsioonlõikus inertgaase materjali auru väljapuhumiseks lõikesoonest. Seega puuduvad lõikeserval oksüdeerijad. Seda kasutatakse sageli orgaaniliste materjalide, nagu puit, nahk, tekstiil jne, lõikamiseks.

3. Laserkiirga põletuslõikus

Laserkiirga põletuslõikus kasutab põlevat gaasi – hapnikku – sulanud materjali väljasurumiseks. Laser kuumutab toorikut, tekitades pärast materjali sulamist iseenesliku põlemise. Hapnikgaas annab lõikeprotsessiks lisaenergiat läbi oksüdeerumise – see on eksotermiline reaktsioon.

Põletuslõikus on ideaalne süsinikterase ja sulavate materjalide, näiteks keraamika lõikamiseks. See lõikeprotsess võib tekitada lõikepinnale põletusjälgi, kuna gaas on oksüdeerija. Protsessi parameetrite õige optimeerimine aitab vältida kraatide teket.

Laserite tüübid lehtmetalli lõikamiseks

Tootjad kasutavad materjalide lõikamiseks tavaliselt kolme erinevat tüüpi laserit. Igal laseritüübil on eristavad omadused ja see sobib kõige paremini konkreetsete materjalide lõikamiseks. Allpool on ülevaade kolmest lõikamiseks mõeldud lasertüübist.

1. Fiiberlaserid

Fiiberlaseri lõikemasinad kasutavad lõikamiseks klaaskiudu. Nad genereerivad väga suurt võimsust võimsateks täppislõigeteks. See laser kuulub tahkislaserite perekonda, mis pärineb spetsiaalsete klaaskiududega tugevdatud "seemnelaserist".

Need laserid sobivad peaaegu kõikide materjalide lõikamiseks, alates metallidest ja sulamitest kuni mittemetallideni, sealhulgas puit, klaas ja plast. Peale lõikamise on need ideaalsed muudeks operatsioonideks nagu lõõmutamine ja graveerimine.

Lisaks on need kõige vastupidavamad laserid, mille tööiga on üle 25 000 tunni ja mis nõuavad vähem hooldust.

2. CO₂ laserid

CO₂ laserid tekitavad laserkiiri, lastes elektrivoolu läbi toru, mis on täidetud inertgaaside seguga, peamiselt lämmastiku ja heeliumiga. Need on kõige tavalisemad laseritüübid, kuna on tõhusad ja kulutõhusad ning lõikavad mitmesuguseid materjale suurel kiirusel.

Kuid neil on väiksem lõikevõimsus võrreldes fiiberlaseritega. Seetõttu ei ole need lehtmetalli laserlõikuseks parim valik. Tavaliselt eelistavad tootjad neid mittemetallide ja orgaaniliste materjalide, nagu puit, paber, akrüül jne, lõikamiseks.

3. Kristall-laserid (Nd:YAG või Nd:YVO)

Kristall-laserid genereerivad oma kiiri kas Nd:YAG (neodüümiga legeeritud üttrium-alumiiniumgranaat) või Nd:YVO (neodüümiga legeeritud üttrium-ortovanadaat) kristallidest. Viimane on siiski levinum.

Need kristallid tekitavad suure lõikevõimsusega kiiri. Kuid need on kallid ja mitte eriti vastupidavad, omades lühikest tööiga umbes 8000 kuni 15 000 tundi. Neid kasutatakse tavaliselt plastide, metallide ja mittemetallide, sealhulgas keraamika lõikamiseks.

7 lehtmetalli laserlõikuse eelist

Uurime lehtmetalli laserlõikuse eeliseid tootmissektorile.

1. Kõrge täpsus ja korratavus

Laserlõikus sobib lehtmetalli lõikamiseks tänu oma äärmisele täpsusele. Masinad on võimelised tegema keerulisi lõikeid ülima täpsusega. Tööstuslikult on laserlõikus eelistatud tehnika kitsaste tolerantsidega spetsiifiliste detailide lõikamiseks.

Mõned lõikurid suudavad teha täpseid lõikeid täpsusega kuni 0,0005 tolli. Seetõttu on see jäänud enamiku tootmisettevõtete põhimeetodiks. Kuna laserid sulatavad metallosad ära, tekib vähe või üldse mitte kraate. Selle asemel jätab see puhta, sileda ja terava serva.

2. Automatiseeritud protsess

Laserlõikus toimib arvutjuhtimise (CNC) süsteemide abil. Kui tehniline operaator sisestab programmid arvutisse, kulgeb protsess iseseisvalt. Seetõttu nõuab see vähem inimsekkumist ja üldist tööjõudu. Samuti puudub peaaegu igasugune eksimisruum tänu suurenenud lõikeefektiivsusele.

3. Kahjustuste vältimine

On eksiarvamus, et metalli laserlõikus põhjustab kumerdumist. See on aga vale. Laserlõikusest tulenev kuumus mõjutab ainult väikseid materjali osi, mõjutamata tolerantse.

Lisaks on laserlõikusprotsess kiire; laserid kuumutavad ja sulatavad eemaldatavad osad kiiresti. Seega ei mõjuta kuumus oluliselt materjali ülejäänud osi. Enamikul juhtudel ei esine materjalide moonutusi ega kumerdumist.

4. Ühilduvus enamiku materjalidega

Selle subtraktiivse tootmismeetodi teine kriitiline eelis on selle võime töötada laia valiku materjalidega. See lõikab kergesti läbi iga materjali, olgu see siis vask, alumiinium, roostevaba teras või isegi titaan. Lõppude lõpuks kasutatakse materjali sulatamiseks väga kõrge temperatuuriga lasereid.

5. Suhteliselt madal kulu

Tõepoolest, laserlõikusmasinad on kallid. Kuid võrreldes teiste CNC-masinatega on see kulutõhusam. Pealegi on see üks masin kõige jaoks – see tähendab, et üks laserlõikusmasin on ideaalne kõigiks teie lõikeoperatsioonideks. Te ei vaja masina modifitseerimist erinevateks lõikeoperatsioonideks.

Lisaks on see vastupidav. Seade ei puutu kokku lõigatavate materjalidega, seega esineb vähe või üldse mitte hõõrdumist ega pindade kulumist. Samuti pole sellel palju liikuvaid osi, mis tähendab vähem hooldus- ja teenindusvajadusi. Üldiselt on laserlõikuri tegevuskulud madalamad võrreldes teiste tavapäraste tootmistööriistadega.

6. Kõrge mitmekülgsus

Lisaks laserlõikuse ühilduvusele enamiku materjalidega on protsess väga mitmekülgne. Erinevalt teistest seadmetest saate laserlõikurit kasutada mitmesugusteks lõikefunktsioonideks, alates lihtsatest kuni keerukate lõigeteni ning nendeni, mis nõuavad kitsaid tolerantse ja keerulisi disaine. See omadus teeb sellest suurepärase valiku enamikule tööstusharudele.

7. Madal energiatarve

Tõepoolest, laserlõikurid vajavad toidet materjalide tõhusaks kuumutamiseks ja sulatamiseks. See lõiketehnika on aga energiatõhusam kui teised lõikamismeetodid.

Lisaks on sellel erinevalt teistest masinatest vähem liikuvaid osi, mis tähendab väiksemat energiavajadust. Ka masina suur kiirus tähendab kiiret lõikamist, säästes aega ja energiat.

Lehtmetalli laserlõikuse miinused

Lehtmetalli laserlõikuse peamised puudused on järgmised:

1. Nõuab tehnilist operaatorit

Laserlõikusmasina tõhusaks kasutamiseks on vaja eksperti, kes mõistab kõiki selle funktsioone ja suudab probleemi õigeaegselt tuvastada, et teha parandusi. Kui te ei seadista seadet õigesti, võite kahjustada materjale või masinat ennast. Nii et kui soovite pakkuda laserlõikus teenust, peate palkama professionaali.

2. Piirangud metalli paksusele

Laserlõikuritel on suurepärane ühilduvus enamiku materjalidega, eriti lehtmetalliga. Paksude metallidega töötades peaksite siiski kaaluma muid lõiketehnikaid. Enamikus tootmisharudes lõikavad laserlõikurid alumiiniumlehti maksimaalse paksusega 15 mm ja terast 6 mm.

3. Kahjulike aurude ja gaaside eraldumine

Oleme kindlaks teinud, et laserlõikus kasutab kuumust materjalide sulatamiseks. Kui masin sulatab materjali, eralduvad keskkonda kahjulikud aurud ja gaasid. Seetõttu on soovitatav kasutada neid masinaid hästi ventileeritud ruumis.

4. Suur esialgne investeering

Kvaliteetse laserlõikuri hankimise hind on kallis. See on peaaegu kaks korda kallim kui teised lõikemasinad, näiteks vesilõikurid. Laserlõikuriga äri alustamiseks peate olema valmis tegema suure esialgse investeeringu.

Artikli allikas: waykenrm.com