Лазерный мир

Тщательный и всесторонний анализ должен рассматривать не только режущее оборудование само по себе, но и влияние нового оборудования на другие существующие процессы изготовления.

За сравнительно короткий промежуток времени мы увидели экспоненциальные достижения в технологии волоконного лазера, используемые для резки листового металла. Всего за пять лет волоконные лазеры достигли порога резания 4 кВт, что потребовало для CO2-лазеров примерно в четыре раза больше. Справедливости ради следует отметить, что волоконные лазеры, которые превышают 20 кВт, использовались другими отраслями в течение многих лет в приложениях, отличных от резки листового металла.

Основные преимущества резки листового металла с использованием этой лазерной технологии основаны на монолитной, волоконно-оптической, компактной твердотельной конфигурации конструкции, которая не требует технического обслуживания и обеспечивает меньшую стоимость эксплуатации, чем может быть достигнута при использовании сопоставимых CO2-лазеров.

Сфокусированный луч даже 2 кВт волоконного лазера демонстрирует 5-кратную плотность мощности в фокальной точке по сравнению с CO2-лазером 4 кВт. Он также обладает большей характеристикой поглощения в 2,5 раза из-за более короткой длины волны волоконного лазера

Более высокое поглощение на длины волны волокна и более высокая плотность мощности, создаваемые сфокусированным лучом, объединяются для достижения 300-процентного увеличения скорости резания в тонких материалах толщиной менее 1/8″. Системы, безусловно, могут быть более толстыми и быстрыми с более высокой мощностью лазерного волокна, но «изюминка», в котором реализованы самые ценные преимущества, остается в диапазоне 1/8 дюйма и ниже при сравнении с системами CO2.

Детали из листового металла 1/8 толщиной и меньше, разрезаются с помощью волоконной лазерной системы.

Более высокое поглощение на длины волны волокна и более высокая плотность мощности, создаваемые сфокусированным лучом, объединяются для достижения 300-процентного увеличения скорости резания в тонких материалах толщиной менее 1/8. Системы, безусловно, могут быть более толстыми и быстрыми с более высокой мощностью лазерного волокна, но «сладкое пятно», в котором реализованы самые ценные преимущества, остается в диапазоне 1/8 дюйма и ниже при сравнении с системами CO2.

Эти преимущества являются самыми глубокими, когда азот используется в качестве вспомогательного газа, потому что расплавленный материал вытесняется азотом так же быстро, как его можно довести до расплавленного состояния. Сжатый воздух также может быть использован таким образом, поскольку он в основном состоит из азота.

Исследования показывают, что около 70 процентов всех применений резки на рынке резки листового проката находятся в диапазоне тонких материалов толщиной ¼ дюйма. Это составляет значительную часть сегмента рынка для резки листового проката и, следовательно, представляет значительный рыночный потенциал.

Тем не менее, CO2-лазеры по-прежнему являются наиболее широко используемыми и широко продаваемыми системами резки на рынке сегодня. Их репутация была построена на протяжении многих лет, и, хотя ранее упомянутые прыжки в технологической технологии выиграли от волоконных лазеров, также были важные усовершенствования в системах лазерной резки CO2.

Хотя уровни мощности для CO2-лазеров были выровнены в основном на 6 кВт, другие достижения в новых резонаторах сделали лазеры CO2 более экономичными в эксплуатации и позволяют им быстрее работать.

Например, высоковольтные и радиочастотные источники питания, используемые в настоящее время в резонаторах СО2, превратились из вакуумных труб в твердотельные устройства, а газовые турбины обменяли контактные тяжелые подшипники  на бесконтактные магнитные подшипники. Эти достижения привели к тому, что связанные аспекты обслуживания резонаторов СО2 в значительной степени исчезли и теперь считаются по существу не требующими технического обслуживания.

Новые резонаторы СО2 также могут перейти в энергосберегающие режимы, которые уменьшают потребление энергии на целых 80% при холостом ходу. И быстропроникающие технологии могут значительно сократить — на 80 процентов — время, необходимое для прошивки материалов, а затем следить за завершением пробивки, чтобы немедленно начать процесс резки.

В новейших резонаторах CO2 также используются автоматические системы контроля мощности и контроля оптического контроля, которые особенно важны для обеспечения качества выреза при поддержании автоматизированной, легко управляемой работы. Если в оптике обнаружена проблема, система мониторинга автоматически остановит процесс резания, чтобы предотвратить дальнейшее ухудшение оптики.

Поскольку CO2 и волоконные лазерные системы выиграли от этих технологических достижений, остается реальный вопрос: какой из них подходит для вашего приложения?

Традиционные мастерские должны поддерживать гибкость, чтобы они могли обрабатывать весь диапазон толщины материала по конкурентоспособным ценам. В то время как волоконные лазеры, безусловно, превосходят CO2 в тонком диапазоне материалов ниже 1/8 дюйма, CO2-лазеры будут превосходить волокна

Волокно может намного лучше и безопаснее вырезать медь, латунь и алюминий, чем CO2, потому что луч легче поглощается и не отражается. Эксплуатационные расходы на волоконный лазер обычно составляют половину того, что может предложить система CO2 из-за более низкого потребления электроэнергии и высокой электрической эффективности волоконных лазеров. Другими факторами, которые благоприятствуют волоконным лазерам, являются отсутствие зеркал или лучепроводов, которые необходимы в системах CO2.

Вопрос о том, какая технология лучше всего подходит, сводится к вашей работе. Насколько хорошо система подходит вашему конкретному приложению? Насколько быстрее и насколько экономичнее ваши детали будут производиться? Необходимо провести тщательный анализ всех соответствующих данных, включая диапазон применения, эксплуатационные расходы, пропускную способность, стоимость владения и, конечно же, инвестиционные затраты.

Другим ключевым аспектом при определении того, какая технология выбрать, является дифференциация. Насколько важно отличать вашу деятельность от конкурентов? Может ли высокоскоростной 6-киловаттный CO2-лазер с большим размером стола обеспечить значительное конкурентное преимущество, или волоконный лазер даст вам лучшее конкурентное преимущество?

Каким бы ни был окончательный вывод, не забывайте о влиянии этих инвестиций на ваши последующие процессы: какой эффект добавляет эта новая система лазерной резки к потоку операций, выполняемых на частях после их обрезания?

Например, наличные деньги будут накапливаться узким местом в процессе производства, созданным на прессовом тормозе, потому что теперь лазер режет больше деталей в час, чем может обрабатывать пресс? Другими словами, инвестируете ли вы в уровень нисходящей автоматизации, который будет необходим для поддержания темпов с новым, более коротким временем цикла и сбалансированным балансом вашей мастерской?

Тщательный и всесторонний анализ должен рассматривать не только само режущее оборудование, но и влияние нового оборудования на другие существующие процессы изготовления.

Об авторе: Франк Дж. Артеага является руководителем отдела маркетинга продукции в Bystronic Inc.

Источник: https://www.bystronicusa.com