Лазерно рязане и рязане с водна струя: Комбиниране на две страхотни технологии? Или са най-добри, когато са самостоятелно? Както винаги, отговорът зависи от това какви работни места има в цеха, какви материали се обработват най-често, нивото на умения на операторите, и в крайна сметка наличния бюджет за оборудване.
Според проучване на основните доставчици на всяка система, краткият отговор е, че водните струи са по-евтини и по-гъвкави от лазерите по отношение на материалите, които могат да се режат. От пяна до храна, водните струи показват изключителна гъвкавост. От друга страна от ръка, лазерите предлагат несравнима скорост и прецизност при производството на големи количества по-тънки метали с дебелина до 1 инч (25,4 mm).
От гледна точка на оперативните разходи, водоструйните системи консумират абразивен материал и изискват модификации на помпата. Оптичните лазери имат по-високи първоначални разходи, но по-ниски оперативни разходи от техните по-стари CO2 братовчеди;те може също така да изискват повече обучение на оператора (въпреки че модерните контролни интерфейси съкращават кривата на обучение). Досега най-често използваният абразив за водна струя е гранатът. В редки случаи, когато се използват повече абразивни вещества като алуминиев оксид, смесителната тръба и дюзата ще претърпят повече износване .При гранат компонентите с водна струя могат да се режат за 125 часа;с алуминиев оксид те могат да издържат само около 30 часа.
В крайна сметка двете технологии трябва да се разглеждат като допълващи се, казва Дъстин Диел, продуктов мениджър за лазерното подразделение на Amada America Inc. в Буена Парк, Калифорния.
„Когато клиентите разполагат и с двете технологии, те имат голяма гъвкавост при наддаването“, обясни Дийл. „Те могат да наддават за всякакъв вид работа, защото имат тези два различни, но сходни инструмента и могат да наддават за целия проект.“
Например, клиент на Amada с две системи извършва заготовка с лазер. „Точно до пресата има топлоустойчива изолация, рязана с водна струя“, казва Дийл. „След като листът е огънат, те поставят изолацията, огъват го отново и направете подгъв или запечатване.Това е спретната малка поточна линия.
В други случаи, продължи Diehl, магазините казаха, че искат да купят система за лазерно рязане, но не смятаха, че поемат много работа, за да оправдаят разходите.“ Ако правите сто части и това отнема цяло ден, ще ги накараме да погледнат лазера.Можем да направим нанасяне на ламарина за минути вместо за часове.“
Тим Холкомб, специалист по приложения в OMAX Corp. Кент, Вашингтон, който управлява магазин с около 14 лазера и водна струя, си спомня, че е видял снимка, която е видял преди години в компания, използваща лазери, водна струя и телена електроерозия.плакат. Плакатът излага най-добрите материали и дебелини, с които всеки тип машина може да се справи – списъкът с водни струи превъзхожда останалите.
В крайна сметка, „Виждам лазери, които се опитват да се конкурират в света на водната струя и обратно, и те няма да спечелят извън съответните си области“, обяснява Холкомб. Той също така отбеляза, че тъй като водната струя е система за студено рязане, „ние можем възползвайте се от повече медицински или отбранителни приложения, защото нямаме зона, засегната от топлина (HAZ) — ние сме микроструйна технология.Minijet дюза и микроструйно рязане „Наистина се получи за нас.“
Докато лазерите доминират при рязането на мека черна стомана, технологията с водна струя е „наистина швейцарският армейски нож в индустрията за металорежещи машини“, твърди Тим Фабиан, вицепрезидент по маркетинг и продуктов мениджмънт във Flow International Corp. в Кент, Вашингтон. Член на Shape Technology Group. Неговите клиенти включват Joe Gibbs Racing.
„Ако се замислите, производител на състезателни автомобили като Joe Gibbs Racing има по-малък достъп до лазерни машини, защото те често изрязват ограничен брой части от много различни материали, включително титан, алуминий и въглеродни влакна“, обясни Фабиан Роуд. от нуждите, които ни обясниха, беше, че машината, която използват, трябва да бъде много лесна за програмиране.Понякога операторът може да направи част от ¼” [6,35 mm] алуминий и да я монтира на състезателна кола, но след това да реши, че частта трябва да бъде изработена от титан, по-дебел лист от въглеродни влакна или по-тънък алуминиев лист. ”
В традиционен CNC обработващ център, продължи той, „тези промени са значителни“.Опитите за смяна на предавките от материал на материал и от част на част означава смяна на режещи глави, скорости на шпиндела, скорости на подаване и програми.
„Едно от нещата, които наистина ни накараха да използваме водна струя, беше да създадем библиотека от различните материали, които използваха, така че всичко, което трябваше да направят, беше да извършат няколко кликвания на мишката и да ги накарат да преминат от ¼” алуминий на ½” [12.7 mm] въглеродни влакна“, продължи Фабиан. „Още едно кликване, те преминават от ½" въглеродни влакна до 1/8" [3,18 mm] титан.“Joe Gibbs Racing „използва много екзотични сплави и неща, които обикновено не виждате да използват редовни клиенти.Така че ние прекарахме много време в работа с тях, за да създадем библиотеки с тези усъвършенствани материали.Със стотици материали в нашата база данни има лесен процес за клиентите да добавят към собствените си уникални материали и да разширят тази база данни допълнително.”
Друг потребител от висок клас на водната струя Flow е SpaceX на Илон Мъск. „Имаме доста машини в SpaceX, за да правим части за ракетни кораби“, каза Фабиан. Друг производител на аерокосмически изследвания, Blue Origin, също използва машината Flow.“ Те не правя 10 000 от нищо;те правят един от тях, пет от тях, четири от тях.
За типичния магазин, „Винаги, когато имате работа и се нуждаете от 5000 ¼” нещо, направено от стомана, лазерът ще бъде трудно да се победи,” посочва Фабиан.„Но ако имате нужда от две стоманени части, три алуминиеви части, произведени части или четири найлонови части, вероятно няма да обмислите използването на лазер вместо водна струя. С водната струя можете да режете всякакъв материал, от тънка стомана до 6″ до 8 инча [15,24 до 20,32 cm] дебел метал.
Със своите подразделения за лазерни и машинни инструменти Trumpf има ясна опора в лазерното и конвенционалното ЦПУ.
В тесния прозорец, където е най-вероятно водната струя и лазерът да се припокрият - дебелината на метала е малко над 1 инч [25,4 mm] - водната струя поддържа остър ръб.
„За много, много дебели метали — 1,5 инча [38,1 mm] или повече — не само водната струя може да ви даде по-добро качество, но лазерът може да не е в състояние да обработи метала,“ каза Брет Томпсън, мениджър лазерни технологии и продажби Консултации .След това разликата е ясна: неметалите вероятно ще бъдат обработени с водна струя, докато за всеки метал с дебелина 1" или по-тънък, лазерът е безпроблемна работа. Лазерното рязане е много по-бързо, особено при по-тънки и/или по-твърди материали – например неръждаема стомана в сравнение с алуминий.“
За завършване на частите, особено за качеството на ръбовете, тъй като материалът става по-дебел и входящата топлина става фактор, водната струя отново печели предимство.
„Тук водната струя може да има предимство“, призна Томпсън. „Диапазонът от дебелини и материали надвишава този на лазер с по-малка зона на топлинно въздействие.Въпреки че процесът е по-бавен от лазера, водната струя също осигурява постоянно добро качество на ръба.Също така сте склонни да получите много добра правоъгълност, когато използвате водна струя – равномерна дебелина в инчове и никакви неравности.“
Томпсън добави, че предимството на автоматизацията по отношение на интегрирането в разширени производствени линии е лазерът.
„С лазер е възможна пълна интеграция: заредете материал от едната страна и изведете от другата страна на интегрираната система за рязане и огъване и получавате готов изрязан и огънат детайл.В този случай водната струя все още може да е лош избор – дори и с добра система за управление на материала – защото частите се режат много по-бавно и очевидно трябва да се справяте с водата.“
Томпсън твърди, че лазерите са по-евтини за работа и поддръжка, тъй като „използваните консумативи са относително ограничени, особено лазерите с влакна“.Въпреки това, „общата непряка цена на водните струи вероятно ще бъде по-ниска поради по-ниската мощност и относителната простота на машината.Това наистина зависи от това колко добре са проектирани и поддържани двете устройства.“
Той си спомня, че когато Holcomb от OMAX управляваше магазин през 90-те години на миналия век, „Винаги, когато имах част или план на бюрото си, първоначалната ми мисъл беше „Мога ли да го направя с лазер?“ Но преди да се усетя Преди, ние бяхме получаване на все повече и повече проекти, посветени на водни струи. Това са по-дебели материали и определени видове части, не можем да влезем в много тесен ъгъл поради зоната, засегната от топлината на лазера;духа от ъгъла, така че ще клоним към водните струи – дори това, което обикновено правят лазерите. Същото важи и за дебелината на материала.“
Докато единичните листове са по-бързи с лазера, листовете, подредени на четири слоя, са по-бързи с водната струя.
„Ако трябваше да изрежа кръг с размери 3″ x 1″ [76,2 x 25,4 mm] от 1/4″ [6,35 mm] мека стомана, вероятно бих предпочел лазера заради неговата скорост и точност.Завършек – странично изрязан контур – ще бъде по-скоро стъклен завършек, много гладък.“
Но за да накарате лазер да работи на това ниво на прецизност, добави той, „трябва да сте експерт по честота и мощност.Ние сме много добри в това, но трябва да го наберете много здраво;с водни струи, за първи път, Първи опит.Сега всички наши машини имат вградена CAD система. Мога да проектирам част директно на машината.“Това е чудесно за създаване на прототипи, добавя той. „Мога да програмирам директно върху водната струя, което улеснява промяната на дебелината на материала и настройките.“Настройките на работата и преходите са „сравними;Виждал съм някои преходи за водни струи, които са много подобни на лазерите.“
Сега, за по-малки задачи, създаване на прототипи или образователна употреба – дори за хоби магазин или гараж – ProtoMAX на OMAX идва с помпа и маса за колела за лесно преместване. Материалът на детайла се потапя под вода за тихо рязане.
По отношение на поддръжката, „Обикновено мога да обуча някого с водна струя за ден или два и да го изпратя на полето много бързо“, твърди Холкомб.
Помпите EnduroMAX на OMAX са проектирани да намалят потреблението на вода и да позволят бързи реконструкции. Текущата версия има три динамични уплътнения.“ Все още казвам на хората да бъдат внимателни при поддръжката на всяка помпа, не само моята.Това е помпа за високо налягане, така че не бързайте и се обучете правилно.“
„Водните струи са страхотна стъпка към заготовката и производството и може би следващата ви стъпка ще бъде лазер“, предлага той. „Той позволява на хората да режат части.А пресите са доста достъпни, така че могат да ги режат и огъват.В производствена среда може да сте склонни да използвате лазер.
Докато влакнестите лазери предлагат гъвкавост за рязане на различни от стомана (мед, месинг, титан), водните струи могат да режат уплътнителни материали и пластмаси поради липсата на HAZ.
Работата с текущото поколение системи за лазерно рязане с влакна „сега е много интуитивна и местоположението на производството може да се определи чрез програма“, каза Дийл. „Операторът просто зарежда детайла и натиска старт.Аз съм от магазина и в ерата на CO2 оптиката започва да старее и да се влошава, качеството на рязане страда и ако можете да диагностицирате тези проблеми, вие се смятате за отличен оператор.Днешните оптични системи са формички за бисквитки, те нямат тези консумативи, така че могат да се включват или изключват – режещи части или не.Изисква се малко опитен оператор.С това казано, мисля, че преходът от водна струя към лазер ще бъде плавен и лесен.“
Diehl изчислява, че типичната лазерна система с влакна може да работи от $2 до $3 на час, докато водните струи работят около $50 до $75 на час, като се вземе предвид потреблението на абразив (напр. гранат) и планираните модернизации на помпата.
Тъй като киловатовата мощност на системите за лазерно рязане продължава да нараства, те все повече се превръщат в алтернатива на водната струя в материали като алуминий.
„В миналото, ако се използваше дебел алуминий, водната струя щеше да има [предимството]“, обяснява Дийл. „Лазерът няма способността да премине през нещо като 1 инчов алуминий. В света на лазерите ние не Не се прецаках в този свят за много дълго време, но сега с оптични влакна с по-висока мощност и напредъка в лазерната технология, 1″ алуминий вече не е проблем.Ако сте направили сравнение на разходите, за първоначалната инвестиция в машината водните струи може да са по-евтини.Лазерно изрязаните части може да са 10 пъти повече, но трябва да сте в тази среда с голям обем, за да увеличите разходите.Докато работите с повече смесени части с малък обем, може да има някои предимства на водната струя, но със сигурност не в производствена среда.Ако се намирате в някаква среда, в която трябва да управлявате стотици или хиляди части, това не е приложение за водна струя.“
Илюстрирайки увеличаването на наличната лазерна мощност, технологията ENSIS на Amada се увеличи от 2 kW на 12 kW, когато беше пусната през 2013 г. В другия край на скалата, машината VENTIS на Amada (въведена на Fabtech 2019) позволява по-широка гама от обработка на материали с лъч, който се движи по диаметъра на дюзата.
„Можем да изпълняваме различни техники, като се движим напред-назад, нагоре-надолу, отстрани или като фигура осмица“, каза Дийл за VENTIS. „Едно от нещата, които научихме от технологията ENSIS, е, че всеки материал има сладко място – начин, по който обича да реже.Ние правим това с помощта на различни видове шарки и оформяне на лъчи.С VENTIS ние го движим напред-назад почти като трион;докато главата се движи, лъчът се движи напред-назад, така че получавате много гладки ивици, страхотно качество на ръба и понякога скорост.“
Подобно на малката водоструйна система ProtoMAX на OMAX, Amada подготвя „влакнеста система с много малък отпечатък“ за малки работилници или „работилници за научноизследователска и развойна дейност за прототипиране“, които не искат да проникнат в техния производствен отдел, когато трябва да направят само няколко прототипа. ”
Време на публикуване: 09 февруари 2022 г