Что мощные волоконные лазеры значат для производственного цеха. Это больше, чем просто резка толстых материалов; это время резки

ИноСМИ, Промышленные лазеры Комментарии к записи Что мощные волоконные лазеры значат для производственного цеха. Это больше, чем просто резка толстых материалов; это время резки отключены

Мощные лазеры востребованы для всех видов резки, а не только для толстых материалов.

Производителям не нужно быть экспертом в технологии волоконной лазерной резки, чтобы знать, что, если они могут разрезать 6,4 мм пластину лазером мощностью 4 кВт, они могут резать ее быстрее с помощью источника питания лазера мощностью 8 кВт. Теперь подумайте, что они могут сделать с помощью волоконного станка мощностью 12 кВт. А как насчет 15 кВт?

Сегодня этот выбор доступен для металлообрабатывающих предприятий, но было бы неправильно сосредоточиться исключительно на резке толстого металла с помощью этих новых мощных волоконных лазеров. Эти машины мощностью 10, 12 и даже 15 кВт могут делать гораздо больше, чем резать толстые материалы, даже если это может быть первым, что приходит на ум обработчику металла, когда он говорит об этих мощных станках. Реальность такова, что подавляющее большинство компаний-обработчиков металла в Северной Америке обрабатывают металл толщиной 6,4 мм или меньше. Просто не так много компаний, требующих лазерной резки очень толстых специальных металлов для чего-то вроде ядерных реакторов. Эти типы приложений не в изобилии.

История технологии мощных волоконных лазеров — об уменьшении времени процесса лазерной резки. Вот почему мы видим, как обработчики металла покупают один мощный лазерный станок для замены двух или даже трех старых лазеров. Они могут снять детали с лазерного стола быстрее и дешевле, чем когда-либо раньше.

 

Пристальный взгляд на то, как мы попали сюда

Лишь в середине 2000-х годов мощные станки для лазерной резки CO2 были признаны инструментом, необходимым для быстрой и эффективной обработки листов для создания комплектов брони для транспортных средств США, развернутых в Афганистане и Ираке. Самодельные взрывные устройства представляли огромную угрозу, и комплекты защищали военнослужащих так, как не могли защитить транспортные средства.

Спустя всего несколько лет дебютировала технология волоконных лазеров, и к середине этого десятилетия ее скорость взлетела. Без необходимости заботиться о чистке зеркал или линз, проверке натекания и юстировки лучей, производители нашли новый режущий инструмент, который не требовал технического обслуживания и стоил примерно половину стоимости системы CO2, необходимой для эксплуатации.

Волоконный лазер также создает длину волны луча, которая примерно в 10 раз короче, чем длина волны 10 микрон, связанная с резонатором CO2. Этот сфокусированный луч обеспечивает более высокую плотность мощности, которая в сочетании с более высокой поглощательной способностью   превращается в скорость резания, которая значительно превосходит таковую у СО2-лазера, особенно при толщине материала менее 6,4 мм.

С помощью волоконной лазерной технологии производители могут увеличить мощность этих станков  добавлением лазерных модулей. (В модулях свет, излучаемый полупроводниковыми диодами, усиливается в волоконной оптике с добавлением иттербия до тех пор, пока не будет произведено лазерное излучение; все модули соединяются с активным волокном, которое затем используется для доставки лазерного луча.) Вот почему недавний рост мощности произошел так быстро: с чисто технологической точки зрения добавить мощность не сложно. Фактически, сегодня в некоторых случаях сварочные системы с волоконным лазером могут превышать 100 кВт.

Причина, по которой производители не имеют систем мощностью 100 кВт в своих цехах, заключается в том, что системы доставки луча просто не могут справиться с такой большой мощностью. Вот почему так много исследований делается в дизайне режущей головки. Каждый производитель систем лазерной резки ищет надежную режущую головку, которая может доставлять волоконный лазерный луч в течение продолжительного времени в условиях жестких  условий резания, которые  более вероятно возникают при резке толстых материалов.

В последние годы те же производители станков разработали оптику режущей головки, которая может модулировать размер луча во время резки. Эта разработка технологии позволила станкам для волоконной лазерной резки перестать быть строго инструментом для резки только тонколистового металла. По мере того, как материал становится толще, требуется более широкий луч, чтобы создать большую ширину реза, чтобы можно было удалить расплавленный металл.

 

Что мощные волоконные лазеры означают для производственного цеха

Итак, какой мощности волоконный лазер нужен производителю? Компания должна смотреть на типичный диапазон толщины, который составляет 80 процентов ее работы. Если это действительно тонкий материал, лазер мощностью 15 кВт вряд ли понадобится. (Даже если бы в цеху был волоконный лазер мощностью 15 кВт, он уменьшал бы мощность до 6 кВт и резал бы этот тонкий материал с очень высокой скоростью и с низкими затратами.)

Вот некоторые общие правила резки обычного металла, такого как сталь, нержавеющая сталь или алюминий, резка с азотом:

    • До 3.8 мм — от 6 до 8 кВт
    • От 6,4 до 19,05 мм — от 8 до 10 кВт
    • Более 19,05 мм — от 8 до 15 кВт

Имейте в виду, что производитель с мощной машиной может производить больше деталей в час, а стоимость деталей падает по мере увеличения мощности. Но это происходит только в том случае, если станок лазерной резки достаточно быстр, чтобы максимизировать мощность станка.

 

Что значит быстрый?

Эксплуатационные расходы, вероятно, возрастут вместе с ростом уровня мощности  волоконного лазерного станка. Как правило, удвоение мощности увеличивает эксплуатационные расходы лазера на 20-30 процентов. Вот почему так важно, чтобы волоконный лазер работал с максимальной эффективностью, чтобы время неполного цикла можно было сократить, чтобы компенсировать более высокие эксплуатационные расходы. Сокращая время цикла, производитель может уменьшить влияние переменных и постоянных затрат и увеличить прибыльность.

К счастью, волоконные лазеры режут быстро. Просто посмотрите, как они мчатся вверх и вниз по листу металла на выставке. К сожалению, большинству производителей не приходится резать детали только с длинными и прямыми линиями. Они прорезают маленькие отверстия и уникальные геометрические фигуры. В этой реальности производителю необходимо быстрое ускорение, чтобы воспользоваться линейными скоростями машины.

Например, машина с 1G, которая ускоряется со скоростью 9,81 метра в секунду в квадрате, легко побеждается машиной 2G, которая ускоряется в два раза быстрее. Когда G удваивается, машине требуется половина времени и половина расстояния, чтобы достичь той же запрограммированной скорости.

Скорость, с которой машина может замедляться в углах и ускоряться за их пределами, а жесткие дуги часто оказывают большее влияние на время цикла, чем мощность лазера или максимальная скорость машины. Ускорение жизненно важно.

Для дальнейшей иллюстрации рассмотрим лазерную резку алюминия 0,91 мм, лазером мощностью 4 кВт, который может резать со скоростью около 57 м/мин. Если производитель режет 75 мм линию машиной с 1G, этот лазер мощностью 4 кВт никогда не разгонится до потенциальной скорости резки до того, как начнет замедляться. Между тем, для машины 6G будет на потенциально возможной скорости резки через 62 мм  от 75 мм линии.

При обсуждении эффективности резки, это также помогает взглянуть на скорость ускоренного хода и ускорение. Это включает перемещение режущей головки, когда лазер не используется, что составляет примерно 15-25 процентов движения режущей головки по каждому листу или пластине. Машины, которые обеспечивают более высокие скорости ускоренного хода, более 300 м/мин, требуют высокого ускорения для использования высоких скоростей ускоренного хода.

 

Максимально используя смену материала

Конечно, время обработки на станке для волоконной лазерной резки сильно зависит от способности системы загружать листы или пластины и выгружать отрезанные детали и отход листа. Изготовитель не получит никакого преимущества по времени цикла, если ему придется подождать несколько минут, чтобы произошла выгрузка-загрузка материала.

Многие устройства для смены паллет, предлагаемые сегодня, были разработаны для работы с CO2-лазерами, которые режут с гораздо меньшей скоростью по сравнению с волоконными лазерами. Скорее всего, они используют гидравлику, и для замены листа может потребоваться от 35 до 50 секунд.

Самые современные устройства смены поддонов используют технологию с сервоприводом и могут менять поддоны менее чем за 10 секунд. Если операция резки обычно сменяет листы от шести до 10 раз в час, современная система смены поддонов может добавить от одного до двух часов времени резки в неделю, которое в противном случае могло бы быть недоступно при более медленной технологии обработки материалов.

Эта автоматизация погрузки и разгрузки имеет решающее значение. Производитель, который может резать и снимать лист  и заменять его за считанные секунды, получает максимальную производительность от своей машины для лазерной резки. Производитель, который способен резать быстрее, но все еще испытывает простои, связанные с медленной обработкой материала, задействует лазер без всякой причины.

Когда дело доходит до выбора технологии смены поддонов, производитель должен выбрать ту, которая может обрабатывать самый толстый и тяжелый материал, который он обрабатывает 25.4 мм, 1250 на 2500 мм плита весит 953 кг. Для большинства магазинов, устройство смены поддонов с грузоподъемностью 999 кг  должна быть достаточной. Все, что превышает эту толщину, требует сверхпрочной системы, предназначенной для управления гораздо более тяжелыми нагрузками.

 

Мощные лазеры для всех?

Не всем обработчикам металла нужен мощный лазер, особенно если нет достаточной работы для загрузки  нынешнего станка для лазерной резки. Например, если ожидается, что рабочая нагрузка по лазерной резке в цехе не вырастет и потребляет только половину рабочей смены, то оплата более мощного лазера, снижающего рабочую нагрузку до четверти смены, скорее всего, не принесет хорошего результата вложенные на инвестиции.

Но если обработчики металла максимизируют свою текущую мощность лазерной резки и надеются добавить еще одну смену, им определенно следует взглянуть на мощные лазеры. Это особенно верно, если они используют более старые лазерные технологии.

Современные мощные станки для лазерной резки могут заменить два или три старых лазера. В то время, когда производители пытаются найти надежных и опытных операторов, они могут реально инвестировать в быстрый и эффективный лазер и сократить количество необходимых операторов лазера, развернув их на других важных работах в цеху.

Станки для волоконной лазерной резки будут продолжать наращивать мощность, если режущая головка и технология обработки материалов могут дополнять увеличенную мощность. Производители воспользуются преимуществом, если смогут накормить эти хищные режущие машины. Толстый или тонкий материал, это не имеет значения.

 

Источник: https://www.thefabricator.com/article/lasercutting/what-high-powered-fiber-lasers-mean-for-a-fabricating-shop

 

Рекомендуем для Вас


© Интернет журнал "ЛАЗЕРНЫЙ МИР", 2019
Напишите нам:
laser.w@yandex.ru

Back to Top