Máy cắt Laser nhôm

Cắt laze và cắt bằng tia nước: Kết hợp hai công nghệ tuyệt vời? Hay chúng tốt nhất khi hoạt động độc lập? Như mọi khi, câu trả lời phụ thuộc vào công việc đang làm tại xưởng, vật liệu nào thường được xử lý nhất, trình độ kỹ năng của người vận hành, và cuối cùng là ngân sách thiết bị có sẵn.
Theo một cuộc khảo sát của các nhà cung cấp chính của từng hệ thống, câu trả lời ngắn gọn là tia nước rẻ hơn và linh hoạt hơn so với tia laser về vật liệu có thể cắt được. Từ bọt đến thực phẩm, tia nước thể hiện tính linh hoạt phi thường. Mặt khác bằng tay, laser mang lại tốc độ và độ chính xác chưa từng có khi sản xuất số lượng lớn kim loại mỏng hơn dày tới 1 inch (25,4 mm).
Xét về chi phí vận hành, hệ thống tia nước tiêu thụ vật liệu mài mòn và yêu cầu sửa đổi máy bơm. Laser sợi quang có chi phí ban đầu cao hơn, nhưng chi phí vận hành thấp hơn so với người anh em họ CO2 cũ của chúng;họ cũng có thể yêu cầu đào tạo người vận hành nhiều hơn (mặc dù giao diện điều khiển hiện đại rút ngắn đường cong học tập). Cho đến nay, chất mài mòn tia nước được sử dụng phổ biến nhất là garnet. Trong một số trường hợp hiếm hoi khi sử dụng nhiều chất mài mòn hơn như oxit nhôm, ống trộn và vòi phun sẽ bị mài mòn nhiều hơn .Với garnet, các bộ phận tia nước có thể cắt trong 125 giờ;với alumina chúng chỉ có thể kéo dài khoảng 30 giờ.
Dustin Diehl, giám đốc sản phẩm của bộ phận laser của Amada America Inc. ở Buena Park, California, cho biết cuối cùng thì hai công nghệ này nên được coi là bổ sung cho nhau.
Diehl giải thích: “Khi khách hàng có cả hai công nghệ, họ có rất nhiều sự linh hoạt trong việc đặt giá thầu.
Ví dụ: một khách hàng của Amada với hai hệ thống thực hiện tẩy trắng bằng tia laser. “Ngay bên cạnh phanh ép là một tia nước cắt lớp cách nhiệt chịu nhiệt,” Diehl nói. “Sau khi tấm được uốn cong, họ đặt lớp cách nhiệt vào, uốn cong nó một lần nữa và làm viền hoặc niêm phong.Đó là một dây chuyền lắp ráp nhỏ gọn.”
Trong những trường hợp khác, Diehl tiếp tục, các cửa hàng cho biết họ muốn mua một hệ thống cắt laser nhưng không nghĩ rằng họ đang phải tốn nhiều công sức để biện minh cho việc chi tiêu. ngày hôm sau, chúng ta sẽ cho họ nhìn vào tia laser.Chúng tôi có thể thực hiện ứng dụng kim loại tấm trong vài phút thay vì hàng giờ.”
Tim Holcomb, chuyên gia ứng dụng tại OMAX Corp. Kent, Wash., người điều hành một cửa hàng với khoảng 14 tia laze và tia nước, nhớ lại đã nhìn thấy một bức ảnh mà ông đã thấy cách đây nhiều năm tại một công ty sử dụng tia laze, tia nước và dây EDM.tấm áp phích. Tấm áp phích đưa ra các vật liệu và độ dày tốt nhất mà mỗi loại máy có thể xử lý – danh sách các tia nước lấn át các loại khác.
Cuối cùng, “Tôi thấy các tia laser đang cố gắng cạnh tranh trong thế giới tia nước và ngược lại, và chúng sẽ không giành chiến thắng bên ngoài các lĩnh vực tương ứng của chúng,” Holcomb giải thích. Ông cũng lưu ý rằng vì tia nước là một hệ thống cắt lạnh, nên “chúng ta có thể tận dụng nhiều ứng dụng y tế hoặc quốc phòng hơn vì chúng tôi không có vùng ảnh hưởng nhiệt (HAZ) — chúng tôi là công nghệ vi phản lực.Đầu phun minijet và máy cắt microjet” Nó thực sự thành công đối với chúng tôi.”
Tim Fabian, phó chủ tịch tiếp thị và quản lý sản phẩm của Flow International Corp. ở Kent, Washington, khẳng định rằng trong khi tia laze chiếm ưu thế trong việc cắt thép đen nhẹ, thì công nghệ tia nước “thực sự là Con dao quân đội Thụy Sĩ của ngành công cụ máy móc”. Nhóm Công nghệ. Khách hàng của nó bao gồm Joe Gibbs Racing.
“Nếu bạn nghĩ về nó, một nhà sản xuất xe đua như Joe Gibbs Racing ít tiếp cận với máy laser hơn vì họ thường cắt một số lượng hạn chế các bộ phận từ nhiều vật liệu khác nhau, bao gồm titan, nhôm và sợi carbon,” Fabian Road giải thích. “One về những nhu cầu mà họ giải thích cho chúng tôi là chiếc máy họ đang sử dụng phải rất dễ lập trình.Đôi khi, người vận hành có thể tạo một bộ phận bằng nhôm ¼” [6,35 mm] và lắp nó lên xe đua, nhưng sau đó quyết định rằng bộ phận đó nên được làm bằng Làm bằng titan, tấm sợi carbon dày hơn hoặc tấm nhôm mỏng hơn. ”
Anh ấy tiếp tục, trên một trung tâm gia công CNC truyền thống, “những thay đổi này là rất đáng kể.”Cố gắng thay đổi bánh răng từ vật liệu này sang vật liệu khác và từ bộ phận này sang bộ phận khác có nghĩa là thay đổi đầu dao cắt, tốc độ trục chính, tốc độ nạp liệu và chương trình.
“Một trong những điều họ thực sự thúc đẩy chúng tôi sử dụng tia nước là tạo ra một thư viện các vật liệu khác nhau mà họ đã sử dụng, vì vậy tất cả những gì họ phải làm là thực hiện một vài cú nhấp chuột và yêu cầu họ chuyển từ nhôm ¼” sang ½” [12.7 mm] sợi carbon , ”Fabian tiếp tục.”Thêm một cú nhấp chuột nữa, chúng sẽ chuyển từ sợi carbon ½” sang titan 1/8″ [3,18 mm].”Joe Gibbs Racing đang “sử dụng rất nhiều hợp kim kỳ lạ và những thứ mà bạn thường không thấy khách hàng thường xuyên sử dụng.Vì vậy, chúng tôi đã dành rất nhiều thời gian để làm việc với họ để tạo ra các thư viện với những tài liệu nâng cao này.Với hàng trăm tài liệu trong cơ sở dữ liệu của chúng tôi, có một quy trình dễ dàng để khách hàng thêm vào các tài liệu độc đáo của riêng họ và mở rộng cơ sở dữ liệu này hơn nữa.”
Một người dùng cao cấp khác của máy bay phản lực nước Flow là SpaceX của Elon Musk. “Chúng tôi có khá nhiều máy móc tại SpaceX để chế tạo các bộ phận cho tàu tên lửa,” Fabian nói. Một nhà sản xuất thám hiểm hàng không vũ trụ khác, Blue Origin, cũng sử dụng máy Flow.”Họ không kiếm được 10.000 của bất cứ thứ gì;họ đang làm một chiếc, năm chiếc, bốn chiếc.”
Đối với cửa hàng điển hình, “Bất cứ khi nào bạn có việc làm và bạn cần 5.000 ¼” thứ gì đó làm bằng thép, thì rất khó để đánh bại tia laze,” Fabian chỉ ra.“Nhưng nếu bạn cần hai bộ phận bằng thép, ba bộ phận bằng nhôm Các bộ phận được sản xuất hoặc bốn bộ phận bằng nylon, có lẽ bạn sẽ không cân nhắc sử dụng tia laze thay vì tia nước. Với tia nước, bạn có thể cắt bất kỳ vật liệu nào, từ thép mỏng đến 6″ kim loại dày đến 8″ [15,24 đến 20,32 cm].
Với các bộ phận laser và máy công cụ, Trumpf có chỗ đứng rõ ràng trong laser và CNC thông thường.
Trong cửa sổ hẹp nơi tia nước và tia laze có nhiều khả năng chồng lên nhau nhất—độ dày kim loại chỉ hơn 1 inch [25,4 mm]—tia nước duy trì một cạnh sắc nét.
Brett Thompson, Giám đốc Công nghệ Laser và Bán hàng cho biết: “Đối với kim loại rất, rất dày — 1,5 inch [38,1 mm] trở lên — không chỉ tia nước có thể mang lại cho bạn chất lượng tốt hơn mà tia laser có thể không xử lý được kim loại. Tư vấn. Sau đó, sự khác biệt là rõ ràng: phi kim loại có khả năng được gia công bằng tia nước, trong khi đối với bất kỳ kim loại nào dày 1″ hoặc mỏng hơn, thì tia laser là điều dễ hiểu. Cắt laser nhanh hơn nhiều, đặc biệt là mỏng hơn và/hoặc vật liệu cứng hơn – ví dụ, thép không gỉ so với nhôm.”
Đối với độ hoàn thiện của bộ phận, đặc biệt là chất lượng cạnh, khi vật liệu trở nên dày hơn và lượng nhiệt đầu vào trở thành một yếu tố, thì tia nước lại có lợi thế hơn.
Thompson thừa nhận: “Đây có thể là điểm mà tia nước có thể có lợi thế. “Phạm vi độ dày và vật liệu vượt xa tia laser có vùng ảnh hưởng nhiệt nhỏ hơn.Mặc dù quá trình này chậm hơn so với tia laser nhưng tia nước cũng mang lại chất lượng cạnh tốt nhất quán.Bạn cũng có xu hướng đạt được độ vuông vắn rất tốt khi sử dụng máy phun tia nước — độ dày đều tính bằng inch và không có gờ nào cả.”
Thompson nói thêm rằng lợi thế của tự động hóa về mặt tích hợp vào các dây chuyền sản xuất mở rộng là tia laser.
“Với tia laser, có thể tích hợp đầy đủ: nạp vật liệu ở một bên và xuất ra từ phía bên kia của hệ thống cắt và uốn tích hợp, và bạn sẽ có được một chi tiết được cắt và uốn hoàn thiện.Trong trường hợp này, tia nước vẫn có thể là một lựa chọn tồi – ngay cả khi có hệ thống quản lý vật liệu tốt – bởi vì các bộ phận được cắt chậm hơn nhiều và rõ ràng là bạn phải xử lý nước.”
Thompson khẳng định rằng laser ít tốn kém hơn để vận hành và bảo trì vì “vật tư tiêu hao được sử dụng tương đối hạn chế, đặc biệt là laser sợi quang”.Tuy nhiên, “tổng chi phí gián tiếp của máy phun nước có thể sẽ thấp hơn do công suất thấp hơn và máy tương đối đơn giản.Nó thực sự phụ thuộc vào việc hai thiết bị được thiết kế và bảo trì tốt như thế nào.”
Anh ấy nhớ lại rằng khi Holcomb của OMAX đang điều hành một cửa hàng vào những năm 1990, “Bất cứ khi nào tôi có một bộ phận hoặc bản thiết kế trên bàn làm việc, suy nghĩ đầu tiên của tôi là, 'Tôi có thể làm nó bằng laser không?'” Nhưng trước khi tôi biết. Trước đó, chúng tôi đã ngày càng có nhiều dự án dành riêng cho tia nước. Đó là những vật liệu dày hơn và một số loại bộ phận nhất định, chúng tôi không thể vào một góc rất hẹp vì vùng ảnh hưởng nhiệt của tia laser;nó thổi ra khỏi góc, vì vậy chúng tôi sẽ nghiêng về tia nước – ngay cả điều mà tia laze thường làm. Điều tương tự cũng xảy ra với độ dày của vật liệu.”
Trong khi các tấm đơn lẻ nhanh hơn trên tia laser, thì các tấm xếp thành bốn lớp sẽ nhanh hơn trên tia nước.
“Nếu tôi cắt một hình tròn 3″ x 1″ [76,2 x 25,4 mm] từ thép nhẹ 1/4″ [6,35mm], có lẽ tôi sẽ thích dùng tia laser hơn vì tốc độ và độ chính xác của nó.Lớp hoàn thiện – Đường viền cắt cạnh – sẽ giống như lớp hoàn thiện giống như thủy tinh hơn, rất mịn.”
Nhưng để có được một tia laser hoạt động ở mức độ chính xác này, anh ấy nói thêm, “bạn phải là một chuyên gia về tần số và công suất.Chúng tôi rất giỏi về nó, nhưng bạn phải quay số rất chặt chẽ;với tia nước, lần đầu tiên, Lần đầu tiên thử.Giờ đây, tất cả các máy của chúng tôi đều được tích hợp hệ thống CAD. Tôi có thể thiết kế một bộ phận trực tiếp trên máy.”Anh ấy nói thêm, điều này rất tốt cho việc tạo mẫu. “Tôi có thể lập trình trực tiếp trên tia nước, giúp thay đổi độ dày và cài đặt vật liệu dễ dàng hơn.”Cài đặt và chuyển đổi công việc “có thể so sánh được;Tôi đã thấy một số chuyển tiếp của tia nước rất giống với tia laze.”
Giờ đây, đối với các công việc nhỏ hơn, tạo mẫu hoặc sử dụng trong giáo dục – ngay cả đối với cửa hàng sở thích hoặc nhà để xe – ProtoMAX của OMAX đi kèm với một máy bơm và bàn bánh xe để dễ dàng di dời. Vật liệu phôi được ngâm dưới nước để cắt yên tĩnh.
Về vấn đề bảo trì, “Thường thì tôi có thể huấn luyện ai đó bằng tia nước trong một hoặc hai ngày và đưa họ ra thực địa rất nhanh,” Holcomb khẳng định.
Máy bơm EnduroMAX của OMAX được thiết kế để giảm lượng nước sử dụng và cho phép xây dựng lại nhanh chóng. Phiên bản hiện tại có ba vòng đệm động.”Tôi vẫn nói với mọi người rằng hãy cẩn thận khi bảo dưỡng bất kỳ máy bơm nào, không chỉ của tôi.Đó là một máy bơm áp suất cao, vì vậy hãy dành thời gian của bạn và tập luyện thích hợp.”
Anh ấy gợi ý: “Các tia nước là một bước đệm tuyệt vời để tạo phôi và chế tạo, và có thể bước tiếp theo của bạn sẽ là tia laser.“Nó cho phép mọi người cắt các bộ phận.Và máy ép phanh có giá khá phải chăng, vì vậy họ có thể cắt và uốn chúng.Trong môi trường sản xuất, bạn có thể có khuynh hướng sử dụng tia laser.”
Mặc dù laser sợi quang mang lại sự linh hoạt để cắt phi thép (đồng, đồng thau, titan), nhưng tia nước có thể cắt vật liệu đệm và nhựa do không có HAZ.
Việc vận hành thế hệ hệ thống cắt laser sợi quang hiện tại “rất trực quan và vị trí sản xuất có thể được xác định theo chương trình,” Diehl cho biết. “Người vận hành chỉ cần tải phôi và bắt đầu.Tôi đến từ cửa hàng và trong thời đại CO2, hệ thống quang học bắt đầu lão hóa và xuống cấp, chất lượng giảm sút và nếu bạn có thể chẩn đoán những vấn đề đó, thì bạn được coi là Người vận hành xuất sắc.Các hệ thống cáp quang ngày nay là máy cắt bánh quy, chúng không có những vật tư tiêu hao đó, vì vậy chúng có thể được bật hoặc tắt – cắt các bộ phận hoặc không.Nó đòi hỏi một chút yêu cầu của nhà điều hành lành nghề.Điều đó nói rằng, tôi nghĩ quá trình chuyển đổi từ tia nước sang laser sẽ diễn ra suôn sẻ và dễ dàng.”
Diehl ước tính rằng một hệ thống laser sợi quang điển hình có thể chạy từ 2 đến 3 đô la một giờ, trong khi các tia nước chạy khoảng 50 đô la đến 75 đô la một giờ, có tính đến mức tiêu thụ mài mòn (ví dụ: garnet) và trang bị thêm máy bơm theo kế hoạch.
Khi công suất kilowatt của các hệ thống cắt laser tiếp tục tăng, chúng ngày càng trở thành giải pháp thay thế cho tia nước trong các vật liệu như nhôm.
Diehl giải thích: “Trước đây, nếu nhôm dày được sử dụng, thì tia nước sẽ có [lợi thế].” Tia laser không có khả năng xuyên qua những thứ như nhôm 1″. Trong thế giới laser, chúng tôi không có khả năng này. Không còn vướng bận trong thế giới đó lâu nữa, nhưng giờ đây với sợi quang công suất cao hơn và những tiến bộ trong công nghệ laze, nhôm 1″ không còn là vấn đề nữa.Nếu bạn làm một phép so sánh về chi phí, thì đối với khoản đầu tư ban đầu cho máy, máy phun tia nước có thể rẻ hơn.Các bộ phận cắt bằng laser có thể gấp 10 lần, nhưng bạn phải ở trong môi trường có khối lượng lớn này để tăng chi phí.Khi bạn chạy nhiều bộ phận hỗn hợp có khối lượng thấp hơn, có thể có một số lợi thế khi phun tia nước, nhưng chắc chắn không phải trong môi trường sản xuất.Nếu bạn đang ở trong bất kỳ loại môi trường nào mà bạn cần chạy hàng trăm hoặc hàng nghìn bộ phận, thì đó không phải là ứng dụng tia nước.”
Minh họa cho sự gia tăng công suất laser khả dụng, công nghệ ENSIS của Amada đã tăng từ 2 kW lên 12 kW khi ra mắt vào năm 2013. Ở đầu kia của thang đo, máy VENTIS của Amada (được giới thiệu tại Fabtech 2019) cho phép xử lý nhiều loại vật liệu hơn với một chùm tia di chuyển dọc theo đường kính của vòi.
Diehl nói về VENTIS: “Chúng tôi có thể thực hiện các kỹ thuật khác nhau bằng cách di chuyển qua lại, lên và xuống, sang hai bên hoặc hình số tám. “Một trong những điều chúng tôi học được từ công nghệ ENSIS là mọi vật liệu đều có vị ngọt tại chỗ - một cách nó thích cắt.Chúng tôi làm điều này bằng cách sử dụng các loại mẫu và định hình chùm tia khác nhau.Với VENTIS, chúng tôi quay đi quay lại gần như cái cưa;khi đầu di chuyển, chùm tia di chuyển qua lại, vì vậy bạn có được các vệt rất mịn, chất lượng cạnh tuyệt vời và đôi khi là tốc độ.
Giống như hệ thống tia nước ProtoMAX nhỏ của OMAX, Amada đang chuẩn bị một “hệ thống sợi có dấu chân rất nhỏ” dành cho các xưởng nhỏ hoặc “xưởng tạo mẫu R&D” không muốn đột nhập vào bộ phận sản xuất của họ khi họ chỉ cần tạo một vài mẫu thử nghiệm. ”