Lazer kəsici maşın məhdudiyyətləri anlayışı

I. Giriş

Lazer Kəsmə Texnologiyası, müxtəlif materialları kəsmək üçün yüksək dəqiq və səmərəli bir metod təqdim edərək istehsal sənayesini inqilab etdi. Diqqəti çəkən lazer şüası istifadə edərək, bu texnologiya, əşyalardan elektronika üçün avtomobillərdən tutmuş sənayedə bir ştapel halına gətirərək, bu texnologiyanı diqqətəlayiq dəqiqliklə kəsələ, oyma və formalaşdıra bilər.

Ancaq hər hansı bir istehsal prosesi kimi, lazer kəsmə onun məhdudiyyətləri var. Bu məhdudiyyətləri başa düşmək istehsalçılar üçün əməliyyatlarını optimallaşdırmaq və xüsusi ehtiyacları üçün uyğun texnologiyanı seçmək üçün çox vacibdir.

Bu məqalə əsasən lazer kəsmə maşınlarının əsas məhdudiyyətlərini, maddi məhdudiyyətləri, texniki və əməliyyat problemlərini, təhlükəsizliyi və ətraf mühitin problemlərini, xüsusi tətbiq problemlərini və alternativ kəsmə texnologiyalarını əhatə edən əsas məhdudiyyətlərini müzakirə edir.

II. Material məhdudiyyətləri

Materialların növləri

Lazer kəsmə, geniş bir spektrli materiallar, o cümlədən mülayim polad və paslanmayan polad, alüminium ərintiləri və akril (pmma) və policarbonat kimi müxtəlif polimerlər kimi qara metallardan, o cümlədən geniş metallar arasında əlamətdar bir çox yönlülük nümayiş etdirir.

Bununla birlikdə, müəyyən materiallar əhəmiyyətli çətinliklər təqdim edir. Yüksək yansıtıcı metallar, xüsusən mis və bəzi alüminium siniflər (məsələn, 6061-t6 cilalanmış səthə olan 6061-t6) təhlükəsizlik risklərini poza bilər və lazer şüasını əks etdirərək kəsmə səmərəliliyini azalda bilər.

Bu fenomen, udma gücləndirmək üçün xüsusi yüksək enerji lifli lazerlər və ya səth müalicələrini zəruri edir. Müəyyən Eynəklər və Aydın plastiklər kimi şəffaf materiallar, aşağı udma əmsalları səbəbindən problemli olduğunu sübut edir, tez-tez effektiv emal üçün xüsusi dalğa uzunluqları və ya impulslu lazer sistemləri tələb edir.

Material qalınlığı

Lazer kəsmə sistemlərinin qalınlığı gücü, tənqidi məhdudiyyətləri, ümumiyyətlə, lazer növü və gücündən asılı olaraq, metal üçün 0,1 mm-dən 25 mm-ə qədər olan praktik məhdudiyyətləri təmsil edir.

CO2 lazerləri daha qalın metal materialları kəsərək (bəzi akrillərdə 50 mm-ə qədər 50 mm-ə qədər), lif lazerləri metal kəsmədən üstünlük təşkil edir, xüsusən də yumşaq poladda 20 mm-ə qədər qalınlıqlarda üstünlük təşkil edir.

Bu eşiklərdən kənarda, kəsilmiş keyfiyyəti sürətlə pisləşir, kerf eni, taper və dross meydana gəlməsi kimi görünür. Optimal lazer kəsmə aralığını aşan materiallar üçün, sujet kəsmə və ya plazma kimi alternativ texnologiyalar, xüsusilə metallarda 25 mm-dən çox qalınlıqlar üçün daha təsirli olur.

Maddi tullantılar

Kidf eni, maddi istifadənin səmərəliliyində həlledici amil, lazer kəsilməsində əhəmiyyətli dərəcədə dəyişir. Tipik kerf genişliyi 0,1mm-dən 1 mm-ə qədərdir, maddi xüsusiyyətləri, lazer tipi və kəsmə parametrləri ilə bağlıdır.

Yüksək güc lifli lazerlər daha dar kanallarda (0,1-0.3mm), CO2 lazerləri daha geniş materiallar (0.2-0.5mm) daha geniş materiallar verə bilər. Bu dəyişkarlıq, titan ərintiləri və ya ekzotik çelikləri kimi yüksək dəyərli materialları emal edərkən maddi məhsuldarlığı birbaşa təsir edir.

Qabaqcıl yuva qurma proqramı və optimallaşdırılmış kəsmə strategiyası, məsələn, ümumi xətt kəsmə kimi, çox vaxt, tez-tez mürəkkəb hissələrdə 80-90% maddi istifadə nisbətlərinə nail olmaq üçün tullantıları əhəmiyyətli dərəcədə azalda bilər. Bundan əlavə, maddi xüsusiyyətlərə və sonrakı emal addımlarına təsir edə biləcəyi üçün kəsilmiş kənara bitişik olan istilik təsirlənmiş zona (HAZ) nəzərə alınmalıdır.

III. Texniki və əməliyyat məhdudluğu

Enerji istehlakı

Lazer kəsmə maşınları, xüsusən daha qalın və ya yüksək güclü materialların emal edilərkən əhəmiyyətli enerji tələb edir. Elektrik tələbləri maşın spesifikasiyalarına və lazer növünə (məsələn, co2, lif və ya disk lazerlərinə görə dəyişir.

Məsələn, 4 kVt lif lazer kəsicisi, əməliyyat zamanı ümumiyyətlə 15-20 kVt / saat istehlak edir. Bu əsaslı enerji tələbi yalnız əməliyyat xərclərini artırmır, həm də ümumi proses səmərəliliyinə və ətraf mühitə təsirinə də təsir göstərir.

Bu problemləri yüngülləşdirmək üçün istehsalçılar getdikcə enerjidən səmərəli lazer mənbələrini qəbul edir və avtomatik gözləmə rejimi və optimallaşdırılmış kəsmə parametrləri kimi güc idarəetmə strategiyalarını həyata keçirirlər. Bəzi inkişaf etmiş sistemlər enerji bərpa sistemlərini özündə birləşdirir, artıq istiliyin istifadəyə yararlı elektrik enerjisinə çevrilir, ümumi istehlakını 30% -ə qədər azaldır.

İlkin quraşdırma və texniki xidmət xərcləri

Lazer kəsmə texnologiyası üçün kapital qoyuluşu, 300.000 dollardan yuxarı olan yüksək performanslı sistemlərə 1 milyon dollardan çoxdur. Bu xərclər yalnız maşın deyil, həm də soyuducu, tüstü ekstraktorları və maddi işləmə sistemləri kimi köməkçi avadanlıqları əhatə edir.

Quraşdırma və istismara verilməsi ilkin dəyəri 10-15% əlavə edə bilər. Davam edən texniki xidmət optimal performans və uzunömürlülük üçün çox vacibdir. İllik baxım xərcləri, ümumiyyətlə, istehlak materiallarını (məsələn, nozzles, linzalar), CO2 sistemləri və profilaktik baxım üçün lazer qazını əhatə edən maşının alış qiymətinin 3-5% -dən dəyişir.

İnvestisiya qayıtmaya qayıtmaq üçün istehsalçılar, istehsalçılar, komponent çatışmazlıqlarını proqnozlaşdırmaq və texniki xidmətin öyrənmə alqoritmlərindən istifadə edərək, istehsalçıları və maşın öyrənmə alqoritmlərindən istifadə edərək, işləmə cədvəllərini 50% -ə qədər azaldır.

Dəqiq və kalibrləmə

Lazer kəsmə müstəsna dəqiqlik təklif edərkən, bu dəqiqliyi qoruyan çətinlikləri təqdim edir. Müasir lazer kəsiciləri ± 0,1 mm qədər tolerantlara nail ola bilər, lakin bu dəqiqlik səviyyəsi diqqətlə kalibrləmə və ekoloji nəzarət tələb edir. Termal genişləndirmə, şüa çatdırılması sisteminin hizalanması və fokus nöqtəsi sabitliyi kimi amillər bütün təsirlərin kəsilmiş keyfiyyəti.

İnkişaf etmiş sistemlər, əməliyyat zamanı dəqiqliyi qorumaq üçün real vaxt rejimində uyğunlaşma optik və qapalı loop rəy mexanizmləri tətbiq edir. Məsələn, kapasitiv hündürlüyü hiss etmə texnologiyası, maddi pozuntuları üçün kompensasiya edən mərkəz nöqtəsini dinamik şəkildə tənzimləyə bilər.

Ətraf mühitin nəzarəti eyni dərəcədə tənqidi; Cəmi 1 ° C-nin temperatur dəyişmələri böyük hissələrdə ölçülə bilən sapmalara səbəb ola bilər. Bunu həll etmək üçün bəzi obyektlər iqlim tərəfindən idarə olunan örtüklər və ya istilik kompensasiya alqoritmlərini həyata keçirirlər.

Lazer İnterferometriya texnikalarından istifadə edərək müntəzəm kalibrləmə, uzunmüddətli dəqiqliyi təmin edir, bir çox müasir sistem ilə, iş vaxtı və operator asılılığını minimuma endirmək üçün avtomatlaşdırılmış kalibrləmə qaydalarını əks etdirir.

İv. Təhlükəsizlik və ətraf mühitin narahatlıqları

Təhlükəsizlik məsələləri

Əməliyyat lazer kəsmə maşınları, diqqətli idarəetmə tələb edən kritik təhlükəsizlik risklərini əhatə edir. Yüksək güc lazerləri ciddi təhlükəsizlik protokolları ciddi şəkildə tətbiq edildiyi təqdirdə, üçüncü dərəcəli yanıqlar və daimi göz ziyanları, o cümlədən üçüncü dərəcəli yanıqlar və daimi göz ziyanları verə bilər. Tez-tez 2000 ° C-dən çox olan lazerin sıx fokus nöqtəsi, əlamətdar yanğın təhlükələrini təqdim edərək yanan materialları sürətlə alovlandıra bilər. Bu riskləri azaltmaq üçün hərtərəfli təhlükəsizlik tədbirləri vacibdir:

1. Qoruyucu avadanlıqlar: Operatorlar xüsusi lazer dalğa uzunluğuna və gücə uyğun olan bir optik sıxlıq (OD) ilə müvafiq lazer təhlükəsizlik gözlüklərini taxmalıdırlar.
2. Maşın əlavələri: Tamamilə qapalı təhlükəsizlik qapıları ilə tam qapalı 1 lazer sistemləri və müvafiq süzgəclə pəncərələrə baxmaq.
3. Təcili Sistemlər: Ehtiyatlı Təcili STOP düymələri və avtomatlaşdırılmış yanğınsöndürmə sistemləri.
4. Təlim: Lazer fizikası, potensial təhlükələr və müvafiq maşın əməliyyatı, ANSI Z136 standartlarına uyğunluq.

Sağlamlıq təhlükələri

Lazer kəsmə prosesi, xüsusən mühəndis materialları emal edərkən potensial təhlükəli tüstü və hissəciklər yaradır. Bu tullantılar düzgün idarə olunmadığı təqdirdə əhəmiyyətli sağlamlıq risklərini poza bilər:

1. Metal fumes: paslanmayan poladdan və ya sinklənmiş materialları kəsmək, hexavalent xrom və ya sink oksid tüstüləri, tanınan karsinogen və tənəffüs qıcıqlandırıcıları sərbəst buraxa bilər.
2. Polimer parçalanması: PVC kimi plastiklərin kəsilməsi hidrogen xlorid qazı və digər zəhərli maddələr istehsal edə bilər.
3. Nanoparticles: Yüksək güc lazerləri, ağciyərlərə dərin nüfuz edə biləcək ultrafin hissəciklər yarada bilər.

İşçi sağlamlığını qorumaq üçün:

• HEPA filtrasiyası ilə yüksək səmərəli tüstü çıxarma sistemlərini tətbiq edin (hissəciklər üçün minimum 99.97% effektivlik ≥0.3 mkm).
• Mümkün qədər kəsici zonaya yaxın olan hasilon nozzles yerləşdirilməsi mənbəyini ələ keçirmə üsullarından istifadə edin.
• Xüsusi çirkləndiricilər üçün qiymətləndirilən respiratorlar da daxil olmaqla müvafiq şəxsi qoruyucu vasitələr (PPE) olan işçiləri təmin edin.
• Daimi hava keyfiyyəti monitorinqi, o cümlədən bir hissəcik sayma və qaz analizi, OSHA Pels (icazəli məruz qalma limitləri) uyğunluğunu təmin etmək üçün.
• Mütəmadi olaraq lazer kəsmə dumanlarına məruz qalan işçilər üçün tibbi nəzarət proqramlarını həyata keçirin.

Ətraf mühit mülahizələri

Lazer kəsilməsinin ətraf mühitə təsiri dərhal sağlamlıq narahatlığından kənara çıxır:

Enerji istehlakı: Yüksək güclü CO2 lazerləri əməliyyat zamanı 10-30 kVt istehlak edə bilər. Lif Lazerlər yaxşılaşdırılmış səmərəliliyi təklif edir, lakin hələ də enerji istifadəsinə əhəmiyyətli bir töhfə verir.

Tullantıların idarə olunması:

• Metal qırıntıları: Təkrar emal edilərkən, düzgün çeşidləmə və işləməyi tələb edir.
• Yaşmış filtrlər: təhlükəli materiallar ola bilər və ixtisaslaşmış ixtisaslaşmaya ehtiyac ola bilər.
• Qazlara kömək edin: azot və oksigen silindrləri düzgün idarə edilməli və təkrar emal edilməlidir.
• Su istifadəsi: Su soyudulmuş lazerlər yerli mənbələrə təsir göstərən çox miqdarda su istehlak edə bilər.

Ətraf mühitə təsirini minimuma endirmək üçün:

• Enerji qənaət edən lazer sistemlərini həyata keçirin və enerji istehlakını azaltmaq üçün kəsmə parametrlərini optimallaşdırın.
• Maddi istifadəni artırmaq və qırıntıları minimuma endirmək üçün yuva qurma proqramından istifadə edin.
• Metal tullantılar üçün qapalı-döngə təkrar emalı proqramları yaradın və qaz silindrlərinə kömək edin.
• Adətən CO2 lazerlərindən 2-3 dəfə yüksək enerji səmərəliliyi təklif edən lif lazerlərinə keçid hesab edin.
• Soyutma sistemləri üçün quru soyutma sistemlərini və ya qapalı suyun təkrar emalı ilə tanış olun.
• Daimi ekoloji yoxlamalar aparın və ətraf mühitin idarə olunması sistemləri üçün ISO 14001 sertifikatına səy göstərin.

V. Xüsusi tətbiq problemləri

2D kəsmə məhdudiyyətləri

Lazer kəsmə texnologiyası ilk növbədə 2D tətbiqetmələrdə üstündür, düz hesabat materialının işlənməsi üçün misilsiz dəqiqlik təklif edir. Bununla birlikdə, kompleks 3D həndəsi və ya mürəkkəb məkan strukturları ilə qarşılaşdıqda məhdudiyyətlər aydın olur.

2.5d kəsmə (çox səviyyəli düz kəsmə), şərti lazer sistemləri üçün əsl 3D imkanları azalır. Bu məhdudiyyət, mürəkkəb üçölçülü komponentlərin vacib olduğu aerokosmik və ya avtomobil istehsalı olan sənayelərdə xüsusilə çətin ola bilər.

Bu məhdudiyyəti aradan qaldırmaq üçün istehsalçılar tez-tez lazer istehsal hüceyrələrinə birləşdirərək, onu 5 oxlu CNC emal və ya əlavə istehsal kimi tamamlayıcı texnologiyalarla birləşdirərək hibrid istehsal hüceyrələrinə birləşdirir. Bu sinergistik yanaşma, hər bir prosesin güclü tərəflərindən istifadə edərək mürəkkəb 3D hissələrin yaradılmasına imkan verir.

İstilik effekti

Lazer şüalarının yüksək enerji sıxlığı kəsmə əməliyyatları zamanı əhəmiyyətli istilik mülahizələrini təqdim edir. Maddi xüsusi istilikdən təsirlənmiş zonalar (HAM), mikrostruktiv dəyişikliklərə, qalıq streslərə və çöldə, kənar ərimə və ya rəngsizləşmə kimi potensial qüsurlara səbəb ola bilər.

Bu istilik effektlərinin şiddətinin lazer enerjisi sıxlığı, nəbz xüsusiyyətləri, kəsmə sürəti və materialın termofiz xüsusiyyətləri də daxil olmaqla amillərdən təsirlənir. Bu effektləri yüngülləşdirmək parametrinin optimallaşdırılmasına işarə etmək üçün nüanslı bir yanaşma tələb edir.

Beam formalı, sinxronizasiya edilmiş pulsasiya strategiyaları və lokallaşdırılmış kriogen soyutma üçün uyğunlaşdırıcı optika kimi qabaqcıl texnikalar, istilik zərərini əhəmiyyətli dərəcədə azalda bilər. Bundan əlavə, stresdən sonrakı müalicələr, ölçülü sabitliyin və mexaniki bütövlüyü təmin etmək üçün kritik komponentlər üçün stresdən imtina emalı müalicəsi zəruri ola bilər.

Soyutma tələbləri

Effektiv istilik idarəetmə, lazer kəsmə sistemlərində hər iki kəsilmiş keyfiyyət və avadanlıq uzunömürlülüyünün qorunması üçün çox vacibdir. Soyutma tələbləri, lazer mənbəyini, optika və köməkçi komponentləri əhatə etmək üçün iş parçasından kənarda uzanır.

Müasir yüksək güc lifli lazerlər tez-tez çox mərhələli soyutma sistemlərini işə götürür, lazer diodları və rezonatorlar üçün su ilə soyudulmuş soyuducuları, şüa çatdırılması optikası üçün məcburi hava soyuducuları üçün inteqrasiya edir.

Kəsmə başının özü fokuslanan optiklər üçün su soyutma və qazı soyutma və əridilmiş material boşluğu üçün kömək etmək üçün su soyutma istifadə edə bilər. Real-time monitorinqi ilə qapalı döngə temperaturu idarəetmə sistemlərinin həyata keçirilməsi, ardıcıl kəsmə performansını təmin edərkən enerji səmərəliliyini optimallaşdıran soyutma parametrlərinin dinamik tənzimləməsinə imkan verir.

Xüsusilə istilik həssas materiallar və ya yüksək dəqiqlikli tətbiqlər üçün, istilik effektlərini daha da azaltmaq və kəsilmiş keyfiyyəti artırmaq üçün kriogen köməkçisi və ya impultli kriogen reaktiv reaktiv reaktiv reaktiv reaktiv reaktiv reaktiv istifadə edilə bilər.

Vi. Alternativlər və mülahizələr

Digər kəsmə texnologiyaları

Lazer kəsmə geniş istifadə edilərkən, digər kəsmə texnologiyaları xüsusi ehtiyaclara uyğun ola bilər.

Waterjet kəsmə, müxtəlif materiallar, xüsusən qalın, yansıtıcı və ya istilik həssas olanları kəsmək üçün aşındırıcı maddələrlə qarışdırılmış yüksək təzyiq axını istifadə edir. İstilik təhrifindən qaçır və metal, daş və keramika işləyə bilər.

Plazma kəsmə, əriməyə və kəsici metalları kəsmək üçün ionlaşmış qazın yüksək sürətlə reaktivi istifadə edir. Tez-tez inşaat və metal istehsalında istifadə olunan qalın metalları kəsmək üçün sürətli və səmərəlidir, baxmayaraq ki, lazer kəsilməsinin dəqiqliyi yoxdur.

Vii. Rəy

Sonda lazer kəsmə maşınlarının bir çox üstünlükləri olsa da, yüksək yansıtıcı materialları kəsmək, qalınlıq məhdudluğu və nisbətən geniş kerf genişliyi istehsal etmək üçün uyğun olmamaq kimi bəzi məhdudiyyətlər də var. Ancaq bu məhdudiyyətlər təklif etdikləri faydalarla müqayisə edildikdə məqbuldur.

Lazer kəsmə maşınları ilə maraqlanırsınızsa və ya hər hansı bir təbəqə metal emal tələbləri varsa, adh dəzgahında bizimlə əlaqə saxlamaqdan çekinmeyin. Biz lazer kəsmə maşınları istehsalında 20 ildən çox təcrübəsi olan peşəkar bir metal istehsal istehsalçısıdır.

Motosikletin diqqət mərkəzində: Qaranlıqda bir işıqlı bir işçi, motosikletdəki açıq yolu vurmaqdan daha çox şey var. Saçınızdakı külək, üzünüzdəki günəş, sənin altındakı mühərrikin nərilti, həqiqətən misilsiz bir azadlıq və macəra hissi yaratmaq üçün birləşir. Bəs günəş batanda və qaranlığı yola enəndə nə baş verir? Motosikletin diqqət mərkəzində olduğu yer budur. Motosiklet diqqət mərkəzində, gecə gəzərkən bütün fərqi yarada biləcək kiçik, lakin qüdrətli bir aksessuardır. Hər hansı bir potensial təhlükəni görməyə və asanlıqla gəzməyə imkan verən yolu işıqlandıran bir işığın parlaq şüasıdır. Lakin diqqət mərkəzində deyil, yalnız işlək deyil - eyni zamanda, gəzintinizə sərinlik və fərdilik toxunuşu əlavə edərək, hər hansı bir velosiped üçün şık bir əlavədir. Əlbəttə ki, bütün motosiklet işıqları bərabər yaradılmır. Bəziləri kiçik və maneəsizdir, digərləri isə böyük və diqqət çəkənlər. Bəziləri sükanlara quraşdırılmaq üçün hazırlanmışdır, digərləri velosipedin önünə yapışdırılması nəzərdə tutulur. Və sonra gəzintinizi həqiqətən özelleştirmek üçün müxtəlif rəng və naxışlara girən diqqət mərkəzləri var. Ancaq hansı motosiklet diqqət mərkəzində olmağınızdan asılı olmayaraq, bu qaranlıq, tənha yollarda bir xilaskar ola biləcəyini inkar edən yoxdur. Gecənin sonsuz göründüyü zaman hətta minmək üçün inamı verən, qaranlıqdan qoruyan bir az işıq şüası var. Əlbəttə ki, motosikletin diqqət mərkəzində olanlar da var. Bir şey üçün yolda digər sürücülərə bir az yayındırılması ola bilər. Diqqətiniz xüsusilə parlaq və ya çırpınsa, digər motoristlərin görməməzlikdən, potensial olaraq onları yayındırmaq və ya pozulmasına səbəb olmaq çətin ola bilər. Bütün bunların diqqət mərkəzində olan bir qrup digər velosipedçilərlə minirsinizsə, bir az diskoteka topu ilə sürmək kimi ola bilər - əyləncəli, lakin tam təhlükəsiz deyil. Ancaq hey, bir motosiklet sürərkən təhlükəsizliyə kim qayğı göstərir? (Yalnız zarafat etmək - zəhmət olmasa həmişə məsuliyyətlə gəzin və dəbilqə taxın.) Məsələ burasındadır ki, motosiklet Spotlight, gəzinti təcrübəsinə tamamilə yeni bir ölçü əlavə edə biləcək əyləncəli və funksional bir aksesuardır. Beləliklə, bazarda yeni bir diqqət mərkəzində olsanız, hamısına getməkdən qorxma - hər şeydən sonra yalnız bir dəfə yaşayırsınız. Sonda motosikletin diqqət mərkəzində, gecə gəzərkən böyük bir fərq yarada biləcək kiçik, lakin qüdrətli bir aksesuardır. Bu funksional, şık və hər hansı bir velosiped üçün sərinliyə toxunur. Beləliklə, bir gecə sürücüsünüzsə, diqqət mərkəzinə investisiya qoymağı düşünün - bu, heç etdiyiniz ən yaxşı qərar ola bilər. Bir gecə atlı deyilsinizsə, yaxşı, bəlkə başlamağın vaxtı gəldi. Axı, gecə macəra və imkanı ilə doludur - ehtiyacınız olanların hamısı yolunuzda sizə istiqamətləndirmək üçün bir az diqqət mərkəzindədir.