Лазерлік кесу машинасының шектеулері туралы түсінік

I. КІРІСПЕ

Лазерлік кесу технологиясы әртүрлі материалдарды кесудің нақты және тиімді әдісін ұсыну арқылы өңдеу өнеркәсібіне қайта қаралды. Байытілген лазер сәулесін пайдалану, бұл технология материалды айтарлықтай дәлдікпен кесіп, нақшаны және пішінді, оны автомобильдерден электроникаға дейінгі өнеркәсіптерде қапсырмайды.

Алайда, кез-келген өндірістік процесс сияқты, лазерлік кесудің шектеулері бар. Бұл шектеулерді түсіну өндірушілер үшін олардың жұмысын оңтайландыру үшін өте маңызды және олардың нақты қажеттіліктері үшін тиісті технологияны таңдау өте маңызды.

Бұл мақала негізінен лазерлік кесу машиналарының негізгі шектеулері, материалдық немесе пайдалану мәселелері, қауіпсіздік және экологиялық мәселелер, қолданбаның нақты мәселелері және балама кесу технологиялары туралы айтады.

Ii. Материалдық шектеулер

Материалдардың түрлері

Лазерлік кескіштер кең спектрлі, соның ішінде жұмсақ болат және тот баспайтын болаттан, түтіксіз металдар, мысалы, алюминий қорытпалары сияқты, акрил (PMMA) және поликарбонат сияқты түрлі полимерлер сияқты керемет әмбебапты көрсетеді.

Алайда, белгілі бір материалдар айтарлықтай қиындықтарды ұсынады. Жоғары рефлексиялық металдар, әсіресе мыс және бірнеше алюминийден жасалған сорттар (мысалы, жылтыратылған беттері бар 6061-Т6), қауіпсіздік техникасы және лазер сәулесін көрсету арқылы кесу тиімділігін төмендетеді.

Бұл құбылыс сіңірілуін жақсарту үшін арнайы жоғары қуатты талшықты лазерлерді немесе беттік емдеуді қажет етеді. Белгілі бір көзілдіріктер мен айқын пластмассалар сияқты мөлдір материалдар, сонымен қатар олардың төмен сіңу коэффициенттеріне байланысты, көбінесе нақты толқын ұзындығына немесе тиімді өңдеуге арналған импульсті лазерлік жүйелерді қажет етеді.

Материалдық қалыңдығы

Лазерлік кесу жүйелерінің қалыңдығы сыни шектеуді білдіреді, әдетте, практикалық шектеулер бар, әдетте, металдар үшін 0,1 мм-ден 25 мм-ге дейін, лазер түрі мен қуатына байланысты.

СО2 лазерлерінің құрамында қалың металл емес материалдарды кесуге арналған Excel (кейбір акриллерде 50 мм-ге дейін), әсіресе металл кесу кезінде, әсіресе, жұмсақ болаттан 20 мм-ге дейін.

Осы шектерден тыс, кесудің ені тез нашарлайды, керіс ені, тоқылған, бұрылыс және домализацияның жоғарылауымен көрінеді. Оңтайлы лазерлік кесу ауқымынан асатын материалдар үшін, сужүгтік кесу немесе плазмалық кесу сияқты балама технологиялар көбінесе тиімдірек, әсіресе металдардан 25 мм-ден асады.

Материалдық қалдықтар

Керф ені, материалдық кәдеге жарату тиімділігінің шешуші факторы лазерлік кесуде айтарлықтай өзгереді. Керфтің әдеттегі ені 0,1 мм-ден 1 мм-ге дейін, материалдық қасиеттері, лазерлік және кесу параметрлері бойынша контингент диапазоны.

Жоғары қуатты талшықты лазерлер жіңішке металдардағы тарфс (0,1-0,3 мм) қол жеткізе алады, ал СО2 лазерлері қалың материалдарда кеңірек кереферлер (0,2-0.5 мм) шығара алады. Бұл айырмашылық титан қорытпалары немесе экзотикалық болаттар сияқты жоғары құнды материалдарды өңдеу кезінде, әсіресе маңызды, әсіресе маңызды әсер етеді.

Кірістірілген бағдарламалық жасақтама және ортақ кесу стратегиялары, мысалы, жалпы сызық кесу сияқты, мысалы, қалдықтарды едәуір азайта алады, көбінесе күрделі бөліктерде 80-90% материалдық кәдеге жарату ставкаларына қол жеткізеді. Бұған қоса, кесілген жиекке жақын отта зымыран (HAZ) қарастырылуы керек, өйткені ол материалдық қасиеттерге және кейінгі өңдеу қадамдарына әсер етуі керек.

Iii. Техникалық және пайдалану шектеулері

Энергияны тұтыну

Лазерлік кесу машиналары едәуір энергияны, әсіресе қалың немесе жоғары беріктігін өңдейтін материалдарды қажет етеді. Қуат талаптары машиналық сипаттамаларға және лазер түріне байланысты әр түрлі (мысалы, СО2, талшық немесе диск лазерлері).

Мысалы, 4 кВт талшықты лазерлік кескіш, әдетте, жұмыс кезінде 15-20 кВт / сағ құрайды. Бұл едәуір энергияның сұранысы операциялық шығындарды жоғалтып қана қоймай, сонымен бірге технологиялық тиімділік пен қоршаған ортаға әсер етеді.

Осы мәселелерді азайту үшін өндірушілер энергияны үнемдейтін лазер көздерін көбейтіп, қуатты басқару стратегиясын, мысалы, автоматты күту режимдерін және оңтайландырылған кесу параметрлерін қолданады. Кейбір жетілдірілген жүйелер энергияны қалпына келтіру жүйелерін қамтитын энергияны қалпына келтіру жүйелерін қамтиды, артық жылуды пайдалану, жалпы тұтынуды 30% -ға дейін төмендетеді.

Бастапқы орнату және техникалық қызмет көрсету шығындары

Лазерлік кесу технологиясына арналған күрделі салымдар айтарлықтай, өнімділігі 300 000 доллардан 1 миллион доллардан асады. Бұл шығындар тек машинаны ғана емес, сонымен қатар салқындатқыштар, түтін экстракторлары және материалдық өңдеу жүйелері сияқты қосалқы жабдықтарды да қамтиды.

Орнату және іске қосу бастапқы құнға 10-15% қоса алады. Тұрақты техникалық қызмет көрсету оңтайлы және ұзақ өмір сүру үшін өте маңызды. Жылдық қызмет көрсету шығындары, әдетте, шығын материалдарын (мысалы, саңылаулар, линзалар) қамтитын, СО2 жүйелеріне арналған лазерлік газ және профилактикалық қызмет көрсету.

Инвестициялардың қайтарымын барынша арттыру үшін өндірушілер Болжалды күтіп ұстаушыларды үнемі қабылдай отырып, IOT датчиктеріне және компоненттерді меңгеру алгоритмдерін қолданады және компоненттерді оқыту алгоритмдерін қолданады және техникалық қызмет көрсету кестесін оңтайландыру, едәуір 50% -ға дейін төмендетіледі.

Дәлдік және калибрлеу

Лазерлік кесу кезінде бұл дәлдікті сақтай отырып, осы дәлдікті сақтай отырып, ерекше дәлдікті ұсынады. Заманауи лазерлік кескіштер төзімділікке дейін төзімділікке ± 0,1 мм, бірақ дәлдік деңгейі мұқият калибрлеуді және қоршаған ортаға әсер етуді қажет етеді. Жылу кеңеюі, сәулелік жеткізу жүйесін туралау және фокустық тұрақтылық сияқты факторлар Барлық әсер ету сапасы.

Жетілдірілген жүйелер нақты уақыттағы бейімделген оптика және жабық кері байланыс тетіктері жұмыс істеп тұрған дәлдікті қамтамасыз етеді. Мысалы, сыйымды биіктікті сезу технологиясы фокустық нүктені динамикалық түрде реттеуге, материалдық бұзылулардың орнын толтыруға болады.

Экологиялық бақылау бірдей сыни; Тек 1 ° C температурада өзгеруі үлкен бөліктердегі өлшенетін ауытқуларды тудыруы мүмкін. Бұл туралы шешуге кейбір нысандар климаттық бақыланатын қоршауларды немесе жылулық өтемақы алгоритмдерін жүзеге асырады.

Лазерлік кедергілердің әдістерін қолдана отырып, тұрақты калибрлеу ұзақ мерзімді дәлдікті қамтамасыз етеді, көптеген заманауи жүйелерде көптеген заманауи жүйелерде жұмыс істемеу және оператордың тәуелділігін азайту үшін автоматтандырылған калибрлеу жұмыстары бар.

Iv. Қауіпсіздік және экологиялық мәселелер

Қауіпсіздік мәселелері

Операциялық лазерді кесу машиналары мұқият басқаруды талап ететін қауіпсіздікке қауіп төндіреді. Жоғары қуатты лазерлер қатты жарақат, оның ішінде үшінші дәрежелі күйіктер мен көздің зақымдануы, егер қатаң қауіпсіздік протоколдары қатаң сақталмаса. Лазердің қатты фокустық нүктесі көбінесе 2000 ° C-тан асатын, айтарлықтай өрт қаупін тудыратын жанғыш материалдарды тез тұтатады. Осы тәуекелдерді азайту үшін, қауіпсіздік техникасы бойынша кешенді шаралар:

1. Қорғаныс жабдықтары: операторлар нақты лазерлі толқын ұзындығы мен қуатына сәйкес келетін оптикалық тығыздығы бар лазерлік қауіпсіздік көзілдірігін кию керек.
2. Құрылғы қоршаулары: толығымен жабық 1 класс, қауіпсіздік есіктері бар лазерлік жүйелер және дұрыс сүзгілеу арқылы терезелерді қарау.
3. Төтенше жағдайлар жүйелері: жеделге қол жетімді Төтенше тоқтату түймелері және өрт сөндіру жүйелері.
4. Тренинг: лазерлік физиканы, ықтимал қауіптерді және тиісті машиналарды, соның ішінде ANSI Z136 стандарттарын сақтау бойынша қатаңдық жасау.

Денсаулыққа қауіп төндіреді

Лазерлік кесу процесі ықтимал қауіпті түтіндер мен бөлшектерді, әсіресе инженерлік материалдарды өңдейді. Бұл шығарындылар дұрыс басқарылмаса, денсаулыққа айтарлықтай қауіп төндіруі мүмкін:

1. Металл түтіндер: Тот баспайтын болаттан немесе мырышталған материалдарды кесу Гексавалентті хром немесе мырыш оксидінің түтіні, белгілі канцерогендер мен тыныс алушы тітіркендіргіштерін босата алады.
2. Полимер ыдырауы: ПВХ сияқты пластмассалар сутегі хлоридтер газын және басқа да улы заттарды шығарады.
3. Нанобөлшектер: жоғары қуатты лазерлер өкпеге терең ене алатын ультрафайн бөлшектерін құра алады.

Денсаулық сақтауды сақтау үшін:

• HEPA сүзгісі бар жоғары тиімділікке арналған фудингтік жүйелерді іске асырыңыз (≥0,3 мкм бөлшектері үшін кем дегенде 99,97% тиімділігі).
• Саңылауларды орналастыру саптамаларын мүмкіндігінше кесу аймағына жақын ретінде пайдаланыңыз.
• Жеке қорғаныс құралдарымен (ЖҚҚ), оның ішінде нақты ластаушы заттарға арналған респираторлармен жұмысшыларға беріңіз.
• OSHA-ның отшалауының сақталуын қамтамасыз ету үшін ауа сапасының тұрақты мониторингін, соның ішінде бөлшектерді санау және газды талдау жүргізу (рұқсат етілген тәуекелдер).
• Жұмысшылар үшін медициналық бақылау бағдарламаларын іске асыру Үнемі лазерлік кесу түтіндеріне ұшырайды.

Экологиялық мәселелер

Лазерлік кесудің қоршаған ортаға әсері денсаулығына байланысты болады:

Энергияны тұтыну: жоғары қуатты СО2 лазерлері жұмыс кезінде 10-30 кВт тұтынады. Талшықты лазерлер жақсартылған тиімділікті ұсынады, бірақ энергияны пайдалану үшін айтарлықтай ықпал етеді.

Қалдықтарды басқару:

• Металл сынықтары: қайта өңделуге болады, қайта өңделеді, дұрыс сұрыптау және өңдеуді қажет етеді.
• Пайдаланылған сүзгілер: құрамында қауіпті материалдар болуы мүмкін және мамандандырылған иелік етуді қажет етуі мүмкін.
• Газдар: Азот пен оттегі цилиндрлері дұрыс басқарылып, қайта өңделуі керек.
• Суды пайдалану: сумен салқындатылған лазерлер жергілікті ресурстарға әсер ететін едәуір мөлшерде суды тұтынады.

Қоршаған ортаға әсерді азайту үшін:

• Энергия үнемдейтін лазерлік жүйелерді іске қосыңыз және қуат тұтынуды азайту үшін кесу параметрлерін оңтайландырыңыз.
• Материалды кәдеге жаратуға және сынықтарды азайтуға арналған ұялы бағдарламалық жасақтаманы пайдаланыңыз.
• Металл қалдықтарын жабық цилокстатикалық бағдарламалар жасаңыз және газ баллондарына көмектесіңіз.
• Әдетте, әдетте, энергия тиімділігі жоғары талшықты лазерлерге көшуді қарастырыңыз, бұл CO2 лазерлеріне қарағанда энергия тиімділігі 2-3 есе жоғары.
• Салқындату жүйелеріне арналған құрғақ салқындату жүйелерін немесе жабық суды қайта өңдеуді зерттеңіз.
• Тұрақты экологиялық аудиттер жүргізіңіз және экологиялық менеджмент жүйесіне арналған ISO 14001 сертификатына ұмтылу.

V. Қолданбаның нақты міндеттері

2D кесу шектеулері

Лазерлік кесу технологиясы, ең алдымен, 2D қосымшаларында, жалпақ материалдарды өңдеу үшін теңдесі жоқ дәлдік ұсынады. Алайда, оның шектеулері 3D геометриясына немесе күрделі кеңістіктік құрылымдарға қарсы тұру кезінде айқын болады.

2.5D кесу (көп деңгейлі жалпақ кесу) қол жеткізуге болады, шынайы 3D мүмкіндіктері кәдімгі лазерлік жүйелер үшін қажет. Бұл шектеу әсіресе Aerosface немесе автомобиль өндірісі сияқты салаларда күрделі болуы мүмкін, мұнда күрделі үшөлшемді компоненттер өте маңызды.

Осы шектеуді жеңу үшін өндірушілер көбінесе лазерлік кесуді гибридті өндіріс жасушаларына, оны 5-осьті CNC өңдеу немесе қоспалар сияқты қосымша технологиялармен біріктіреді. Бұл синергетикалық тәсіл әр процестің күшті жақтарын пайдалану арқылы кешенді 3D бөліктерін құруға мүмкіндік береді.

Жылу эффектілері

Лазерлік сәулелердің жоғары энергия тығыздығы кесу жұмыстары кезінде айтарлықтай жылулық пікірлермен таныстырады. Материалдық-жарғылық зеңді зоналар (HUZ) микротруктуралық өзгерістерге, қалдық күйзелістерге, қалдық күйзелістерге және мүмкін болатын кемшіліктерге әкелуі мүмкін, мысалы, соғысу, жиек еріген немесе түссіздену.

Бұл жылу эффектілерінің ауырлығын факторларға, оның ішінде лазерлік қуат тығыздығы, импульстік сипаттамалары, кесу жылдамдығы және материалдың термофизикалық қасиеттері әсер етеді. Бұл эффектілерді азайту параметрлерді оңтайландыру процесін қажет ететін тәсілді қажет етеді.

Бастапқы әдістеме, сәулелік пішіндеу, синхрондалған импульсті стратегиялар және локализацияланған криогендік салқындату сияқты жетілдірілген әдістер жылу шығынын едәуір азайтады. Бұған қоса, құрылымды жеңілдету сияқты өңдеуден кейінгі емдеу әдісі өлшемді тұрақтылық пен механикалық тұтастыққа көз жеткізу үшін маңызды компоненттер үшін қажет болуы мүмкін.

Салқындату талаптары

Тиімді жылу менеджменті лазерлік кесу жүйелерінде кесілген сапа мен жабдықты ұзақ уақыт бойы ұстау үшін өте маңызды. Салқындату талаптары лазер көзін, оптикалық және қосалқы компоненттерді қамту үшін дайындамадан асып кетеді.

Қазіргі заманғы жоғары қуатты талшықты лазерлер көбінесе саңылаулы салқындату жүйелерін, суытылған салқындату жүйелерін, суыған диодтарға және резонерлерге біріктіру, сәулелік диодтар мен резонаторға арналған, үтіктерді жеткізу оптикасы үшін үгіт-суды салқындату.

Кесу бастың өзі суытудың комбинациясын қолдана алады және саптама салқындату және балқытылған материалды шығаруға арналған газға көмектеседі. Жабық цикл температурасын басқару жүйелерін нақты уақыт режимінде бақылауды жүзеге асыру салқындату параметрлерін динамикалық түрде реттеуге, энергия тиімділігін оңтайландыруға мүмкіндік береді.

Жылу сезімтал материалдар немесе жоғары дәлдікті қолдану үшін, криогендік көмек және импульсті криогендік реактивті жүйелер сияқты дамыған техникалар, мысалы, жылу эффекттерін одан әрі игеру және кесу сапасын арттыру үшін пайдаланылуы мүмкін.

Vi. Балама және пікірлер

Басқа кесу технологиялары

Лазерлік кесу кеңінен қолданылады, ал басқа кесу технологиялары нақты қажеттіліктерге сәйкес келуі мүмкін.

Ватветканы кесу әр түрлі материалдардан, әсіресе қалың, шағылыстыратын немесе жылу сезімталардан өту үшін ажыратылған судың жоғары қысымды ағынын қолданады. Ол жылу бұрмаласпайды және металлдар, тас және керамиканы ұстай алады.

Плазмалық кесу еріген және өткізгіш металдарды кесу үшін иондалған газдың жоғары жылдамдықты ағынын қолданады. Бұл қалың металдарды кесу үшін тез және тиімді, көбінесе құрылыс пен металл өндірісінде қолданылады, бірақ ол лазерлік кесудің дәлдігі жоқ.

Vii. Қорытынды

Қорытындылай келе, лазерлік кесу машиналары көптеген артықшылықтарға ие, сонымен қатар оларда бірнеше шектеулер бар, олар қалыңдығы шектеулі материалдарды кесуге жарамсыз, мысалы, қалыңдығы шектеулі және кері кеңейіктің ені бар. Алайда, бұл шектеулер олар ұсынатын артықшылықтармен салыстырғанда қолайлы.

Егер сіз лазерлік кесу машиналарына қызығушылық танытсаңыз немесе металл өңдеудің кез-келген парақтарына ие болсаңыз, ADH станоктарында бізбен хабарласыңыз. Біз лазерлік кесу машиналарын шығаруда 20 жылдан астам тәжірибесі бар мамандарымыз.

Мотоциклдің жарық сәулесі: қараңғылықта жарық шамы, мотоциклде ашық жолды ұрудан гөрі, тағы бір нәрсе бар. Сіздің шашыңыздағы жел, сіздің бетіңіздегі күн, сіздің бетіңіздегі күн және сіздің астындағы қозғалтқыштың айқайы сіз шынымен теңдестірілген бостандық пен приключения сезімін қалыптастыру үшін біріктіреді. Бірақ күн батқан кезде күн мен қараңғылық түскенде не болады? Мотоциклдік жарық жарық түседі Бұл жолды жарықтандыратын жарықтың жарқын сәулесі, сіз кез-келген ықтимал қауіптерді көруге және оңай жүруге мүмкіндік беретін жарқырайды. Бірақ Spotlight қарапайым емес, сонымен қатар, бұл сіздің велосипедке де, кез-келген велосипедке қосымша, бұл сіздің сапарыңызға салқындық пен даралы түрін қосады. Әрине, мотоциклдің барлық жарық шамдары бірдей жаратылмаған. Кейбіреулері кішкентай және дәйексіз, ал басқалары үлкен және назар аударады. Кейбіреулері тұтқаларда орнатылатын етіп жасалған, ал басқалары велосипедтің алдыңғы жағына жабыстырылатын етіп жасалған. Содан кейін әртүрлі түстер мен үлгілерде пайда болатын жарық шамдары бар, бұл сіздің сапарыңызды шынымен реттеуге мүмкіндік береді. Мотоциклдің қандай түріне қарамастан, сіз таңдаған қандай болмасын, бұл қараңғы, жалғыз жолдарда құтқарушы бола алатындығын жоққа шығармайды. Бұл сіздің қараңғылықпен жүруге аздап нұрдың бар екендігі сияқты, бұл сізге түнде мінуді жалғастыруға сенім білдіріп, түн шексіз. Әрине, мотоциклдің назарына да біршама төмен түседі. Бір нәрсе үшін бұл жолдағы басқа жүргізушілерге біраз алаңдаушылық тудыруы мүмкін. Егер сіздің назарыңыз ашық немесе жыпылықтасаңыз, басқа автокөлік жүргізушілері оларды елемеуге, ықтимал оларды аулақ болуға немесе бұрмалануға қиын болуы мүмкін. Егер сіз барлық эфирлер бар басқа байкерлер тобымен жүрсеңіз, ол дискотека допты арқылы жүру сияқты, бірақ өте қауіпсіз емес. Бірақ сіз мотоциклге мінген кезде қауіпсіздікті ойлайтын хей, дұрыс па? . Егер сіз нарықта жаңа көрініс үшін нарықта болсаңыз, барлығына барудан қорықпаңыз - барлығынан бір рет өмір сүресіз. Қорытындылай келе, мотоциклдік жарық жарық - бұл түнде мінгенде үлкен айырмашылық тудыруы мүмкін кішкентай, бірақ күшті аксессуар. Бұл функционалды, стильді және кез-келген велосипедке салқындықпен жанасуды қосады. Егер сіз түнгі шабандоз болсаңыз, назар аударыңыз деп ойлаңыз - бұл сіз жасаған ең жақсы шешім болуы мүмкін. Егер сіз түнгі шабандоз болмасаңыз, мүмкін, басталатын кез келді. Өйткені, түн шытырман оқиғаларға толы, өйткені сізге қажет нәрсенің бәрі - бұл сіздің жолыңызда сізге бағыт-бағдар беретін сәл жарық.