Lazerinio pjovimo vaidmuo šiuolaikinėje lakštinio metalo gamyboje

Jei yra viena technologija, kuri sukėlė revoliuciją lakštinio metalo gamyba per pastaruosius du dešimtmečius tai yra lazerinis pjovimasTai, kas kadaise buvo lėtas, netikslus procesas, apėmęs rankinį kirpimą, perforavimą ir pjovimą, buvo pakeista fokusuotos šviesos spinduliais, kurie kvapą gniaužiančiu greičiu pjauna metalą milimetro tikslumu.

Šiandien lazerinis pjovimas yra daugelio lakštinio metalo projektų visame pasaulyje atspirties taškas. Tai pirmasis gamybos grandinės žingsnis, kuris gali apimti CNC lenkimas, suvirinimasir paviršiaus apdorojimas– tačiau be tikslaus pjovimo nė vienas iš šių tolesnių procesų negali užtikrinti kokybiško rezultato.

Šiame vadove nagrinėjamas lazerinio pjovimo mokslinis pagrindas, pramonėje naudojami lazerių tipai ir praktinė nauda, ​​dėl kurios jis yra būtinas gamyboje nestandartinės metalinės dalys.

Svarbiausios išvados

• Tikslumas: Šiuolaikiniai pluošto lazeriai pasiekia pjovimo tolerancijas +/- 0,1 mm arba geriau.
• Greitis: Geba pjauti ploną metalo lakštą didesniu nei 40 metrų per minutę.
• Universalumas: Pjauna plieną, nerūdijantį plieną, aliuminį, žalvarį, varį ir titaną, kurių storis nuo 0,5 mm iki 25 mm+.
• Minimalios atliekos: Siauras pjūvio plotis (0,1–0,3 mm) maksimaliai padidina medžiagos panaudojimą.
• Nereikia jokių įrankių: Skirtingai nuo perforavimo ar štampavimo, lazeriniam pjovimui nereikia fizinių matricų, todėl galima akimirksniu atlikti dizaino pakeitimus.

---

Pagrindiniai raktažodžiai:

• Lakštinio metalo pjovimas lazeriu
• Pluoštas lazerinio pjovimo paslaugos
• Individualizuotos metalinės dalys
• Tikslioji metalo apdirbimas
• Lakštinio metalo prototipų gamyba
• CNC lazerinis pjovimas

---

1. Kaip veikia lazerinis pjovimas

Iš esmės lazerinis pjovimas yra procesas, kurio metu metalas išlydomas, deginamas arba garinamas labai koncentruotu šviesos spinduliu kompiuteriu valdomu keliu. Pats žodis „LAZERIS“ yra akronimas: Šviesos stiprinimas stimuliuojamos spinduliuotės būdu.

Procesas žingsnis po žingsnio:

1. Dizaino importavimas: 2D CAD failas (paprastai DXF arba DWG formatu) įkeliamas į įrenginio valdymo programinę įrangą.
2. Lizdavimas: Programinė įranga automatiškai išdėsto kelias dalis viename lape, kad sumažintų medžiaga atliekos.
3. Pjovimas: Lazerio galvutė juda per lakštą, valdoma CNC servo variklių. Tuo pačiu metu per antgalį pučiamos pagalbinės dujos (azotas, deguonis arba suslėgtas oras), kad iš pjovimo vietos būtų pašalintas išsilydęs metalas.
4. Iškrovimas: Nupjautos dalys pašalinamos, o likęs skeletas (atliekos) perdirbamas.

Visas procesas – nuo ​​lakšto pakrovimo iki gatavų detalių iškrovimo – yra labai automatizuotas ir reikalauja minimalaus žmogaus įsikišimo.

---

2. Metalo gamyboje naudojamų lazerių tipai

Ne visi lazeriai yra vienodi. Du pagrindiniai tipai, naudojami lakštinio metalo gamyba yra:

A. Skaiduliniai lazeriai

Skaiduliniai lazeriai generuoja savo spindulį per šviesolaidinį kabelį, legiruotą retųjų žemių elementais, tokiais kaip iterbis. Jie tapo dominuojanti technologija pramonėje.

• Bangos ilgis: 1,06 μm (labai gerai sugeria metalai).
• Privalumai: 3 kartus didesnis elektrinis efektyvumas nei CO2 lazerių, mažesnės priežiūros išlaidos (nereikia keisti veidrodžių ar dujų), puiki pjovimo kokybė ant plonų ir vidutinio storio metalų, geresnis našumas ant atspindinčių metalų, tokių kaip aliuminis, žalvaris ir varis.
• Geriausiai tinka: Didelio greičio iki 25 mm storio metalų pjovimas.

Pagal Mordoro žvalgybapasaulinė pluošto lazerių rinka auga maždaug metiniu augimo tempu 10%, kurį lemia didėjantis pritaikymas automobilių, aviacijos ir kosmoso bei elektronikos gamybos sektoriuose.

B. CO2 lazeriai

CO2 lazeriai spinduliui generuoti naudoja dujų mišinį (anglies dioksidą, azotą, helio). Jie buvo pramonės standartas dešimtmečius, tačiau vis dažniau juos keičia šviesolaidiniai lazeriai. Metalo pjovimas.

• Bangos ilgis: 10,6 μm.
• Privalumai: Puiki ašmenų kokybė pjaustant storas medžiagas (20 mm ir daugiau), geriau tinka pjauti nemetalus (medį, akrilą, audinį).
• Geriausiai tinka: Įvairių medžiagų dirbtuvės, pjaunančios ir metalus, ir nemetalus.

---

3. Pagrindiniai lazerinio pjovimo privalumai

1 privalumas: Neprilygstamas tikslumas

Lazerinis pjovimas pasiekia padėties tikslumą +/- 0,05 mm ir pjovimo pločio (įpjovos) tolerancijos +/- 0,1 mmToks tikslumo lygis užtikrina, kad dalys puikiai dera tarpusavyje vėlesnio surinkimo metu, lenkimasarba suvirinimas operacijos.

2 privalumas: greitis ir našumas

Šiuolaikinis pluošto lazeris gali pjauti 1 mm nerūdijantį plieną didesniu nei 40 m/minNet ir esant 10 mm storiui, pjovimo greitis išlieka įspūdingai didelis. Šis greitis tiesiogiai reiškia trumpesnį gamybos laiką ir mažesnes vienos detalės sąnaudas. nestandartinės metalinės dalys.

3 privalumas: dizaino laisvė

Kadangi „įrankis“ yra šviesos spindulys, geometrinių apribojimų praktiškai nėra. Lazeriniai pjaustytuvai gali pagaminti:

• Sudėtingi raštai ir perforacijos.
• Ypač maži elementai (skylutės vos 0,5 mm).
• Sudėtingi kontūrai su aštriais kampais ir lygiomis kreivėmis.
• Teksto ir logotipo graviravimas tiesiai ant detalės paviršiaus.

Nereikia jokio fizinio kauliuko, o tai reiškia, kad projekto pakeitimus galima įgyvendinti akimirksniu, tiesiog atnaujinant CAD failą.

4 privalumas: Minimali medžiagos deformacija

Skirtingai nuo mechaninių pjovimo metodų (kirpimo, perforavimo), lazerio karščio paveikta zona (HAZ) yra itin siaura – paprastai mažesnė nei 0,5 mmTai reiškia, kad aplinkinė medžiaga išlaiko savo pirmines savybes, o plonos dalys minimaliai deformuojasi ar deformuojasi.

5 privalumas: švarūs, be atplaišų kraštai

Pjaunant azoto dujomis, lazeriu pjauti kraštai yra lygūs, be oksidų ir praktiškai be šerpetojančių atplaišų. Tai ypač svarbu detalėms, kurios bus matomos galutiniam vartotojui arba kurioms reikalingas aukštos kokybės apdirbimas. paviršiaus apdorojimas pavyzdžiui, anodavimas ar galvanizavimas.

---

4. Medžiagų suderinamumas

Vienas didžiausių lazerinio pjovimo privalumų yra galimybė apdoroti įvairiausius gaminius medžiagos:

• Mažaanglis plienas / anglinis plienas: Lengviausiai lazeriu pjaustomas metalas. Greitam pjovimui naudojamos deguonies dujos; azotas – švariems, be oksidų kraštams.
• Nerūdijantis plienas (304, 316, 430): Pjaustoma azotu, kad būtų išvengta oksidacijos ir išlaikytas natūralus medžiagos atsparumas korozijai. Užtikrina puikią briaunų kokybę.
• Aliuminis (5052, 6061): Dėl didelio atspindžio reikalauja šviesolaidinio lazerio. Azoto pagalba gaunami švarūs, ryškūs kraštai.
• Žalvaris ir varis: Istoriškai tai buvo sudėtinga dėl didelio atspindžio, tačiau šiuolaikiniai didelės galios šviesolaidiniai lazeriai (6 kW+) efektyviai apdoroja šias medžiagas.
• Titanas: Pjaustymas azotu arba argonu, siekiant išvengti oksidacijos. Būtinas aviacijos ir kosmoso bei medicinos reikmėms.

---

5. Lazerinis pjovimas kaip daugiaprocesio darbo eigos pagrindas

Šiuolaikinėje gamyboje lazerinis pjovimas retai pasitaiko atskirai. Tai yra svarbiausias pirmasis daugiapakopio gamybos proceso žingsnis:

1. Lazerinis pjovimas: Plokščias ruošinys supjaustomas pagal jo 2D profilį.
2. CNC lenkimas: Plokščias ruošinys sulenkiamas į 3D formą ant presavimo staklių.
3. Suvirinimas: Keli sulenkti elementai sujungiami, kad sudarytų sudėtingą konstrukciją.
4. Paviršiaus apdorojimas: Gatavas mazgas yra padengtas, metalizuotas arba anoduotas, kad būtų apsaugotas ir estetiškai patrauklus.

Pradinio lazerinio pjūvio tikslumas lemia kiekvieno tolesnio žingsnio sėkmę. Prastai supjaustytas ruošinys lemia netikslius lenkimus, netinkamas suvirinimo siūles ir nekokybišką galutinį produktą. Štai kodėl investuojama į aukštos kokybės... lazerinio pjovimo paslaugos yra protingiausias sprendimas, kurį gali priimti gamintojas.

---

6. Lazeriu pjaustytų dalių projektavimo patarimai

Norėdami gauti geriausius lazerinio pjovimo rezultatus, projektuotojai turėtų laikytis šių DFM (projektavimo gamybai) gairių:

• Minimalus skylės skersmuo: Skylės turėtų būti bent lygus medžiagos storiui2 mm storio lakšto skylės turi būti ne mažesnės kaip 2 mm skersmens.
• Minimalus žiniatinklio plotis: Atstumas tarp dviejų pjovimo linijų turi būti bent 1,5 karto didesnis už medžiagos storį kad būtų išvengta terminio deformavimo.
• Skirtukų jungtys: Detalių, kurios tolesnio apdorojimo metu turi likti pritvirtintos prie lakšto (pvz., automatinio lenkimo metu), atveju, įdėkite mažas „mikroskirtukes“, kurias vėliau galima lengvai nulaužti.
• Venkite aštrių vidinių kampų: Nors lazeriai skardinė nupjaukite aštrius kampus, pridėjus nedidelį spindulį (0,5 mm), sumažėja įtempių koncentracija ir pailgėja detalės ilgalaikis nuovargio tarnavimo laikas.
• Atstumas nuo krašto iki lenkimo: Jei dalis bus sulenktas po pjovimo, užtikrinkite, kad lenkimo linija būtų bent 2 kartus didesnis už medžiagos storį atokiau nuo bet kokio lazeriu pjauto krašto.

---

7. Lazerinio pjovimo ekonomika

Lazerinis pjovimas yra vienas ekonomiškiausių būdų gamybos procesai dėl kelių priežasčių:

• Nulinės įrankių išlaidos: Nereikia gaminti jokių štampų ar perforatorių, todėl jis idealiai tinka prototipams ir nedideliems tiražams.
• Greitas nustatymas: Perėjimas nuo vienos detalės prie kitos trunka kelias minutes (tiesiog įkelkite naują CAD failą), o ne valandas.
• Medžiagų efektyvumas: Pažangi įdėjimo programinė įranga sumažina metalo laužą, o likęs skardos lakštas yra perdirbamas.
• Sumažintos antrinės operacijos: Švarūs kraštai dažnai panaikina poreikį pašalinti šerpetojančius paviršius, taip sutaupant darbo laiko.

---

Išvada

Lazerinis pjovimas iš esmės pakeitė lakštinio metalo gamyba nuo amatininkystės pagrindu veikiančio proceso iki didelio tikslumo, skaitmeniniu būdu valdomos disciplinos. Neprilygstamas greičio, tikslumo, dizaino lankstumo ir medžiagų universalumo derinys daro jį nepakeičiamu pirmuoju žingsniu kuriant pasaulinio lygio gaminius. nestandartinės metalinės dalys.

Nesvarbu, ar kuriate vieno gabalo prototipą, ar gaminate tūkstančius identiškų komponentų, lazerinis pjovimas suteikia kokybės pagrindą, nuo kurio priklauso kiekvienas tolesnis procesas.

Ar turite paruoštą dizainą lazeriniam pjovimui? Susisiekite su mumis šiandien norėdami gauti greitą kainos pasiūlymą arba peržiūrėkite mūsų realaus pasaulio projektų pavyzdžiai kad pamatytumėte, kas įmanoma. Sužinokite daugiau apie mūsų galimybes ir kaip galime įgyvendinti jūsų projektą.

---

Dažnai užduodami klausimai (DUK)

1. Koks maksimalus storis gali būti pjaustomas lazeriu?

Šiuolaikiniai didelės galios šviesolaidiniai lazeriai gali pjauti iki 30 mm, nerūdijantis plienas iki 25 mmir aliuminio iki 20 mmTačiau didėjant storiui, pjovimo kokybė ir kraštų lygumas blogėja.

2. Ar lazerinis pjovimas yra geresnis nei plazminis pjovimas?

Lakštiniam metalui (iki 12 mm) lazerinis pjovimas yra daug geresnis tikslumo, briaunų kokybės ir minimalaus detalių dydžio atžvilgiu. Plazminis pjovimas yra ekonomiškesnis labai storoms plokštėms (25 mm ir daugiau), kur briaunų kokybė yra mažiau svarbi.

3. Ar lazerinis pjovimas sukelia karščio deformaciją?

Karščio paveikta zona yra labai siaura (paprastai mažesnė nei 0,5 mm). Plonų medžiagų deformacija yra nereikšminga. Labai plonoms arba sudėtingoms detalėms naudojant azoto pagalbines dujas ir optimizuotus pjovimo parametrus, terminis poveikis sumažinamas.

4. Ar lazeriu pjaustant galima pagaminti detales, paruoštas suvirinimui?

Taip. Nerūdijančio plieno ir aliuminio azotu pjautos briaunos yra švarios ir be oksidų, todėl idealiai tinka tiesiogiai suvirinimas be papildomo krašto paruošimo.

5. Kaip gauti lazerinio pjovimo paslaugų kainos pasiūlymą?

Tiesiog paruoškite 2D CAD failus (DXF arba DWG formatu), nurodykite medžiagos tipas ir storisir susisiekite su mūsų komanda. Prie Mingli metalasteikiame greitas ir skaidrias kainas visiems lazerinio pjovimo projektai.