Rezanie laserom a rezanie vodným lúčom: Kombinácia dvoch skvelých technológií? Alebo sú najlepšie, keď sú sólo? Ako vždy, odpoveď závisí od toho, aké práce sú v dielni, s akými materiálmi sa najčastejšie manipuluje, od úrovne zručností operátorov, a v konečnom dôsledku dostupný rozpočet na vybavenie.
Podľa prieskumu medzi hlavnými dodávateľmi každého systému je krátkou odpoveďou, že vodné lúče sú lacnejšie a všestrannejšie ako lasery, pokiaľ ide o materiály, ktoré možno rezať. Vodné lúče od peny až po potraviny vykazujú mimoriadnu flexibilitu. Na druhej strane ručné, lasery ponúkajú bezkonkurenčnú rýchlosť a presnosť pri výrobe veľkého množstva tenších kovov až do hrúbky 1 palca (25,4 mm).
Pokiaľ ide o prevádzkové náklady, systémy s vodným lúčom spotrebúvajú abrazívny materiál a vyžadujú úpravy čerpadla. Vláknové lasery majú vyššie počiatočné náklady, ale nižšie prevádzkové náklady ako ich staršie príbuzné CO2;môžu tiež vyžadovať viac školenia operátora (hoci moderné ovládacie rozhrania skracujú krivku učenia). Zďaleka najbežnejšie používaným abrazívnym vodným lúčom je granát. V zriedkavých prípadoch pri použití abrazívnejších látok, ako je oxid hlinitý, bude zmiešavacia trubica a tryska vystavené väčšiemu opotrebovaniu .Pri granáte môžu komponenty vodného lúča rezať 125 hodín;s oxidom hlinitým môžu vydržať len asi 30 hodín.
V konečnom dôsledku by sa tieto dve technológie mali považovať za komplementárne, hovorí Dustin Diehl, produktový manažér laserovej divízie Amada America Inc. v Buena Park v Kalifornii.
"Keď majú zákazníci obe technológie, majú veľkú flexibilitu pri ponúkaní cien," vysvetlil Diehl.
Napríklad zákazník Amada s dvoma systémami vykonáva strihanie na laseri. „Hneď vedľa ohraňovacieho lisu je tepelne odolná izolácia na rezanie vodným lúčom,“ hovorí Diehl.“ Keď je plech ohnutý, vložia izoláciu, ohýbajú to znova a urobte lemovanie alebo utesnenie.Je to úhľadná malá montážna linka.“
V iných prípadoch, pokračoval Diehl, obchody uviedli, že chcú kúpiť laserový rezací systém, ale nemysleli si, že si dajú veľa práce, aby ospravedlnili výdavky. deň, necháme ich pozrieť sa na laser.Aplikáciu plechu dokážeme urobiť v priebehu niekoľkých minút namiesto hodín.“
Tim Holcomb, aplikačný špecialista v OMAX Corp. Kent, Washington, ktorý prevádzkuje obchod s približne 14 lasermi a vodným lúčom, si spomína, že videl obrázok, ktorý videl pred rokmi v spoločnosti používajúcej lasery, vodné lúče a drôtové EDM.plagát. Plagát zobrazuje tie najlepšie materiály a hrúbky, ktoré dokáže každý typ stroja zvládnuť – zoznam vodných trysiek prevyšuje ostatné.
Nakoniec: „Vidím, ako sa lasery snažia konkurovať vo svete vodného lúča a naopak, a mimo svojich oblastí nezvíťazia,“ vysvetľuje Holcomb. Tiež poznamenal, že keďže vodný lúč je systém rezania za studena, „môžeme využite výhody viacerých medicínskych alebo obranných aplikácií, pretože nemáme tepelne ovplyvnenú zónu (HAZ) – sme mikrotrysková technológia.Tryska minijet a rezanie mikrotryskom“ Naozaj sa nám to podarilo.“
Zatiaľ čo lasery dominujú pri rezaní mäkkej čiernej ocele, technológia vodného lúča je „skutočne švajčiarskym armádnym nožom v priemysle obrábacích strojov,“ tvrdí Tim Fabian, viceprezident marketingu a produktového manažmentu spoločnosti Flow International Corp. v Kente, Washington. Člen Shape. Technology Group. Medzi jej klientov patrí Joe Gibbs Racing.
„Ak sa nad tým zamyslíte, výrobca pretekárskych áut ako Joe Gibbs Racing má menší prístup k laserovým strojom, pretože často režú obmedzený počet dielov z mnohých rôznych materiálov vrátane titánu, hliníka a uhlíkových vlákien,“ vysvetlil Fabian. z potrieb, ktoré nám vysvetlili, bolo, že stroj, ktorý používali, musel byť veľmi ľahko programovateľný.Niekedy môže operátor vyrobiť diel z hliníka ¼” [6,35 mm] a namontovať ho na pretekárske auto, ale potom sa rozhodne, že diel by mal byť vyrobený z titánu, hrubšieho plechu z uhlíkových vlákien alebo tenšieho hliníkového plechu. “
Na tradičnom CNC obrábacom centre, pokračoval, "tieto zmeny sú značné."Pokúšať sa meniť prevody z materiálu na materiál a z dielu na diel znamená meniť frézovacie hlavy, otáčky vretena, rýchlosti posuvu a programy.
„Jednou z vecí, ktoré nás skutočne prinútili používať vodný lúč, bolo vytvorenie knižnice rôznych materiálov, ktoré používali, takže všetko, čo museli urobiť, bolo vykonať pár kliknutí myšou a nechať ich prejsť z ¼” hliníka na ½” [12.7 mm] uhlíkové vlákno,“ pokračoval Fabian. „Ešte jedno kliknutie, prejdú z ½“ uhlíkových vlákien na 1/8“ [3,18 mm] titán.“Joe Gibbs Racing „používa množstvo exotických zliatin a vecí, ktoré bežne zákazníci nepoužívajú.Takže sme s nimi strávili veľa času pri vytváraní knižníc s týmito pokročilými materiálmi.So stovkami materiálov v našej databáze existuje pre klientov jednoduchý proces pridania k ich vlastným jedinečným materiálom a ďalšie rozširovanie tejto databázy.“
Ďalším špičkovým používateľom vodného lúča Flow je SpaceX Elona Muska. „V SpaceX máme pomerne veľa strojov na výrobu dielov pre raketové lode,“ povedal Fabian. Stroj Flow používa aj ďalší výrobca na prieskum vesmíru, Blue Origin. nezarobím 10 000 z ničoho;robia jeden z nich, päť z nich, štyri z nich.“
Pre typický obchod: „Kedykoľvek máte prácu a potrebujete 5 000 ¼“ niečoho vyrobeného z ocele, laser bude ťažké prekonať,“ zdôrazňuje Fabian.„Ak však potrebujete dve oceľové diely, tri hliníkové diely, vyrobené diely alebo štyri nylonové diely, pravdepodobne by ste neuvažovali o použití lasera namiesto vodného lúča. Pomocou vodného lúča môžete rezať akýkoľvek materiál, od tenkej ocele až po 6″ do 8″ [15,24 až 20,32 cm] hrubého kovu.
So svojimi divíziami laserov a obrábacích strojov má Trumpf jasné postavenie v oblasti laserových a konvenčných CNC.
V úzkom okne, kde sa vodný lúč a laser s najväčšou pravdepodobnosťou prekrývajú – hrúbka kovu je niečo vyše 25,4 mm – si vodný lúč zachováva ostrú hranu.
„V prípade veľmi, veľmi hrubých kovov – 1,5 palca [38,1 mm] alebo viac – vám vodný lúč nielenže poskytne lepšiu kvalitu, ale laser nemusí byť schopný spracovať kov,“ povedal Brett Thompson, manažér laserovej technológie a predaja. Konzultácia .Potom je rozdiel jasný: nekovy sa budú pravdepodobne obrábať vodným lúčom, zatiaľ čo pre akýkoľvek kov s hrúbkou 1″ alebo tenší,“ je laser samozrejmosťou. Rezanie laserom je oveľa rýchlejšie, najmä tenšie a/alebo tvrdšie materiály – napríklad nehrdzavejúca oceľ v porovnaní s hliníkom.“
Pokiaľ ide o povrchovú úpravu dielov, najmä kvalitu hrán, keď sa materiál stáva hrubším a faktorom sa stáva vstup tepla, vodný lúč opäť získava výhodu.
„V tomto by mohol mať prúd vody výhodu,“ pripustil Thompson. „Rozsah hrúbok a materiálov presahuje rozsah laserov s menšou tepelne ovplyvnenou zónou.Aj keď je proces pomalší ako laser, vodný lúč tiež poskytuje trvalo dobrú kvalitu hrán.Pri použití vodného lúča máte tiež tendenciu dosiahnuť veľmi dobrú pravoúhlosť – rovnomernú hrúbku v palcoch a bez otrepov.“
Thompson dodal, že výhodou automatizácie z hľadiska integrácie do rozšírených výrobných liniek je laser.
„S laserom je možná úplná integrácia: vložte materiál na jednu stranu a výstup z druhej strany integrovaného rezacieho a ohýbacieho systému a získate hotový rezaný a ohýbaný diel.V tomto prípade môže byť prúd vody stále zlou voľbou – dokonca aj s dobrým systémom riadenia materiálu – pretože diely sa režú oveľa pomalšie a samozrejme sa musíte vysporiadať s vodou.“
Thompson tvrdí, že prevádzka a údržba laserov sú lacnejšie, pretože „použitý spotrebný materiál je relatívne obmedzený, najmä vláknové lasery“.Avšak „celkové nepriame náklady na vodné lúče budú pravdepodobne nižšie v dôsledku nižšieho výkonu a relatívnej jednoduchosti stroja.Naozaj to závisí od toho, ako dobre sú tieto dve zariadenia navrhnuté a udržiavané.“
Spomína si, že keď Holcomb z OMAXu prevádzkoval obchod v 90. rokoch: „Kedykoľvek som mal na stole súčiastku alebo plán, moja prvá myšlienka bola: ‚Môžem to urobiť laserom?‘“ Ale skôr, ako som to vedel Predtým, sme boli stále viac a viac projektov zameraných na vodné lúče. Ide o hrubšie materiály a určité typy dielov, nemôžeme sa dostať do veľmi tesného rohu kvôli tepelne ovplyvnenej zóne lasera;fúka z rohu, takže by sme sa prikláňali k vodným tryskám – dokonca aj to, čo zvyčajne robia lasery. To isté platí pre hrúbku materiálu.“
Zatiaľ čo jednotlivé listy sú rýchlejšie na laseri, listy naskladané do štyroch vrstiev sú rýchlejšie na vodnom lúči.
„Ak by som mal vyrezať kruh 3“ x 1“ [76,2 x 25,4 mm] z mäkkej ocele 1/4“ [6,35 mm], pravdepodobne by som uprednostnil laser kvôli jeho rýchlosti a presnosti.Povrchová úprava – obrys s bočným rezom – bude skôr sklenený, veľmi hladký.“
Aby však laser fungoval s takouto úrovňou presnosti, dodal: „Musíte byť odborníkom na frekvenciu a výkon.Sme v tom veľmi dobrí, ale musíte to vytočiť veľmi tesne;s vodnými tryskami, prvýkrát, Prvý pokus.Teraz majú všetky naše stroje zabudovaný CAD systém. Môžem navrhnúť diel priamo na stroji.“To je skvelé pre prototypovanie, dodáva: „Môžem programovať priamo na vodnom lúči, čo uľahčuje zmenu hrúbky materiálu a nastavenia.“Nastavenia úloh a prechody sú „porovnateľné;Videl som niekoľko prechodov pre vodné lúče, ktoré sú veľmi podobné laserom.“
Teraz, pre menšie práce, prototypovanie alebo vzdelávacie použitie – dokonca aj pre hobby predajňu alebo garáž – sa OMAX ProtoMAX dodáva s čerpadlom a kolieskovým stolom pre jednoduché premiestňovanie. Materiál obrobku je ponorený pod vodou, aby bolo rezanie tiché.
Pokiaľ ide o údržbu, „zvyčajne môžem niekoho vycvičiť vodným lúčom za deň alebo dva a veľmi rýchlo ho poslať do terénu,“ tvrdí Holcomb.
Čerpadlá EnduroMAX od OMAX sú navrhnuté tak, aby znížili spotrebu vody a umožnili rýchle prestavby. Aktuálna verzia má tri dynamické tesnenia.“ Stále hovorím ľuďom, aby boli opatrní pri údržbe akéhokoľvek čerpadla, nielen môjho.Je to vysokotlaková pumpa, takže si nájdite čas a poriadne si zacvičte.“
„Vodné lúče sú skvelým odrazovým mostíkom pri orezávaní a výrobe a možno bude vaším ďalším krokom laser,“ navrhuje.“ Umožňuje ľuďom rezať diely.A ohraňovacie lisy sú dosť cenovo dostupné, takže ich môžu rezať a ohýbať.V produkčnom prostredí možno budete mať sklon používať laser.“
Zatiaľ čo vláknové lasery ponúkajú flexibilitu na rezanie iných ako oceľových materiálov (meď, mosadz, titán), vodné lúče môžu rezať tesniace materiály a plasty kvôli nedostatku HAZ.
Ovládanie súčasnej generácie vláknových laserových rezacích systémov „je teraz veľmi intuitívne a miesto výroby môže byť určené programom,“ povedal Diehl. „Operátor len vloží obrobok a stlačí štart.Som z obchodu a v ére CO2 optika začína starnúť a zhoršovať sa, kvalita rezu trpí a ak dokážete diagnostikovať tieto problémy, ste považovaný za vynikajúceho operátora.Dnešné vláknité systémy sú rezačky na sušienky, nemajú tieto spotrebné materiály, takže sa dajú zapnúť alebo vypnúť – rezať časti alebo nie.Vyžaduje si to trochu požiadavky skúseného operátora.To znamená, že si myslím, že prechod z vodného prúdu na laser bude hladký a jednoduchý."
Diehl odhaduje, že typický vláknový laserový systém môže bežať 2 až 3 doláre za hodinu, zatiaľ čo vodné lúče bežia približne 50 až 75 USD za hodinu, berúc do úvahy spotrebu abrazívneho materiálu (napr. granát) a plánované rekonštrukcie čerpadiel.
Keďže kilowattový výkon laserových rezacích systémov sa neustále zvyšuje, stávajú sa stále viac alternatívou k vodným lúčom v materiáloch, ako je hliník.
„Ak sa v minulosti používal hrubý hliník, vodný lúč by mal výhodu,“ vysvetľuje Diehl.“ Laser nemá schopnosť prejsť cez niečo ako 1″ hliník. Vo svete laserov sme to nemali V tomto svete som sa veľmi dlho nepokazil, ale teraz s vláknovou optikou s vyšším príkonom a pokrokom v laserovej technológii už 1″ hliník nie je problém.Ak ste urobili porovnanie nákladov, pre počiatočnú investíciu do stroja môžu byť vodné trysky lacnejšie.Laserom vyrezaných dielov môže byť 10-krát toľko, ale ak chcete zvýšiť náklady, musíte byť v tomto veľkoobjemovom prostredí.Keď spustíte viac zmiešaných nízkoobjemových dielov, môže mať tryskanie vodou určité výhody, ale určite nie v produkčnom prostredí.Ak sa nachádzate v akomkoľvek type prostredia, kde potrebujete spustiť stovky alebo tisíce dielov, nie je to aplikácia vodného lúča.“
Ilustruje nárast dostupného výkonu lasera, technológia ENSIS spoločnosti Amada sa pri uvedení na trh v roku 2013 zvýšila z 2 kW na 12 kW. Na druhom konci stupnice je stroj VENTIS od spoločnosti Amada (predstavený na Fabtech 2019) umožňuje širší rozsah spracovania materiálu. s lúčom, ktorý sa pohybuje pozdĺž priemeru dýzy.
„Môžeme vykonávať rôzne techniky pohybom tam a späť, hore a dole, zo strany na stranu alebo osem,“ povedal Diehl o spoločnosti VENTIS. spot – spôsob, akým rád strihá.Robíme to pomocou rôznych typov vzorov a tvarovania lúčov.S VENTISom ideme tam a späť takmer ako píla;keď sa hlava pohybuje, lúč sa pohybuje tam a späť, takže získate veľmi hladké pruhy, skvelú kvalitu hrán a niekedy aj rýchlosť.“
Rovnako ako malý systém vodného lúča ProtoMAX od OMAX, aj Amada pripravuje „vláknový systém s veľmi malou stopou“ pre malé dielne alebo „výskumné a vývojové prototypové dielne“, ktoré nechcú preniknúť do svojho výrobného oddelenia, keď potrebujú vyrobiť len niekoľko prototypov.časť. “
Čas odoslania: Feb-09-2022