Лазерне різання та гідроабразивне різання: поєднання двох чудових технологій? Чи вони найкращі, коли працюють окремо? Як завжди, відповідь залежить від того, які роботи виконуються в цеху, з якими матеріалами найчастіше працюють, рівня кваліфікації операторів, і, зрештою, доступний бюджет обладнання.
Згідно з опитуванням основних постачальників кожної системи, коротка відповідь полягає в тому, що струмені води є менш дорогими та більш універсальними, ніж лазери з точки зору матеріалів, які можна різати. Від піни до харчових продуктів, струмені води демонструють надзвичайну гнучкість. З іншого боку Лазери пропонують неперевершену швидкість і точність під час виробництва великої кількості тонших металів товщиною до 1 дюйма (25,4 мм).
З точки зору експлуатаційних витрат, водоструйні системи споживають абразивний матеріал і вимагають модифікації насоса. Волоконні лазери мають вищі початкові витрати, але нижчі експлуатаційні витрати, ніж їхні старі CO2-кузени;вони також можуть вимагати додаткового навчання оператора (хоча сучасні інтерфейси керування скорочують криву навчання). На сьогоднішній день найпоширенішим абразивом для гідроабразивної стружки є гранат. У рідкісних випадках, коли використовуються більш абразивні речовини, такі як оксид алюмінію, змішувальна трубка та насадка зазнають більшого зносу .З гранатом компоненти гідроабразивної різання можуть різатися протягом 125 годин;з глиноземом вони можуть тривати лише близько 30 годин.
Зрештою, ці дві технології слід розглядати як взаємодоповнюючі, каже Дастін Діл, менеджер із продукції лазерного підрозділу Amada America Inc. у Буена-Парк, Каліфорнія.
«Коли клієнти мають обидві технології, вони мають велику гнучкість у ставці ставок, — пояснив Діль. — Вони можуть робити ставки на будь-який тип роботи, оскільки мають ці два різні, але схожі інструменти, і можуть робити ставки на весь проект».
Наприклад, клієнт Amada з двома системами виконує штампування за допомогою лазера. «Поряд із гальмівним пресом знаходиться термостійка ізоляція, яка ріже струменем води», — каже Діль. «Коли аркуш зігнуто, вони кладуть ізоляцію, згинають його знову та виконайте обшивку або заклеювання.Це акуратна маленька складальна лінія».
В інших випадках, продовжив Діль, магазини казали, що хотіли купити систему лазерного різання, але не думали, що вони беруть на себе багато роботи, щоб виправдати витрати. день, ми змусимо їх подивитися на лазер.Ми можемо виконати нанесення листового металу за лічені хвилини замість годин».
Тім Холкомб, фахівець із застосування в OMAX Corp. Кент, Вашингтон, який керує цехом із приблизно 14 лазерами та гідроабразивною машиною, пригадує, що бачив картину, яку він бачив багато років тому в компанії, яка використовує лазери, гідроабразивну машину та дротяну електроерозію.плакат. На плакаті описано найкращі матеріали та товщину, з якими може працювати кожен тип машини – перелік струменів води перевершує інші.
Зрештою, «я бачу, що лазери намагаються конкурувати у світі гідроабразивної різання, і навпаки, і вони не збираються перемагати за межами своїх галузей», — пояснює Холкомб. Він також зазначив, що, оскільки гідроабразивна система — це система холодного різання, «ми можемо скористайтеся більшою кількістю медичних або оборонних застосувань, оскільки у нас немає зон теплового впливу (HAZ) — ми використовуємо мікроструменеву технологію.Насадка Minijet і мікроструменеве різання «Це справді підійшло для нас».
У той час як лазери домінують у різанні м’якої чорної сталі, технологія гідроабразивної обробки є «справжнім швейцарським армійським ножем верстатобудівної промисловості», – стверджує Тім Фабіан, віце-президент із маркетингу та управління продуктами Flow International Corp. у Кенті, штат Вашингтон. Член Shape. Technology Group. Серед її клієнтів Joe Gibbs Racing.
«Якщо ви подумаєте про це, виробник гоночних автомобілів, як-от Joe Gibbs Racing, має менший доступ до лазерних машин, оскільки вони часто вирізають обмежену кількість деталей із багатьох різних матеріалів, включаючи титан, алюміній і вуглецеве волокно», — пояснив Фабіан Роуд. «Один. з потреб, які вони нам пояснили, полягало в тому, що машина, яку вони використовували, мала бути дуже легкою для програмування.Іноді оператор може зробити деталь з алюмінію товщиною ¼ дюйма [6,35 мм] і встановити її на гоночний автомобіль, але потім вирішить, що деталь має бути зроблена з титану, товстого листа вуглецевого волокна або тоншого алюмінієвого листа. »
На традиційному обробному центрі з ЧПК, продовжив він, «ці зміни значні».Спроба змінити передачу від матеріалу до матеріалу та від деталі до деталі означає зміну ріжучих головок, швидкості шпинделя, швидкості подачі та програм.
«Однією з речей, які вони дійсно підштовхнули нас до використання гідроабразивної струменя, було створення бібліотеки різних матеріалів, які вони використовували, тому все, що їм потрібно було зробити, це зробити кілька клацань мишкою та попросити їх перейти з ¼” алюмінію на ½” [12.7 мм] вуглецевого волокна, – продовжив Фабіан. – Ще один клік, і вони переходять від ½” вуглецевого волокна до 1/8” [3,18 мм] титану”.Joe Gibbs Racing «використовує багато екзотичних сплавів і речі, якими зазвичай не користуються постійні клієнти.Тому ми витратили багато часу, працюючи з ними, щоб створити бібліотеки з цими передовими матеріалами.Завдяки сотням матеріалів у нашій базі даних клієнти можуть легко додавати свої власні унікальні матеріали та розширювати цю базу даних.»
Ще одним висококласним користувачем гідроабразивної машини Flow є SpaceX Ілона Маска. «У SpaceX є чимало машин для виготовлення деталей для ракетних кораблів», — сказав Фабіан. Інший виробник аерокосмічних досліджень, Blue Origin, також використовує машину Flow». 'не робити 10 000 нічого;вони роблять одну з них, п'ять з них, чотири з них».
Для типового магазину: «Коли у вас є робота, і вам потрібно 5000 ¼» чогось із сталі, лазер буде важко перемогти», – зазначає Фабіан.«Але якщо вам потрібні дві сталеві деталі, три алюмінієві деталі промислового виробництва або чотири нейлонові деталі, ви, мабуть, не розглядатимете використання лазера замість гідроструменя. За допомогою водоструменя ви можете різати будь-який матеріал, від тонкої сталі до 6 дюймів. до 8 дюймів [15,24–20,32 см] товщиною металу.
Завдяки своїм підрозділам лазерного та верстатного обладнання компанія Trumpf має чіткі позиції на ринку лазерного та звичайного ЧПК.
У вузькому вікні, де найімовірніше перекриваються струмінь води та лазер (товщина металу становить трохи більше 1 дюйма [25,4 мм]), струмінь води зберігає гострий край.
«Для дуже, дуже товстих металів — 1,5 дюйма [38,1 мм] або більше — водоструминна струменя не тільки може забезпечити кращу якість, але й лазер може не обробити метал, — сказав Бретт Томпсон, менеджер із лазерних технологій і продажів. Консультація . Після цього різниця очевидна: неметали, ймовірно, оброблятимуться за допомогою гідроструминної машини, тоді як для будь-якого металу товщиною 1 дюйм або тонше лазер стане простою справою. Лазерне різання набагато швидше, особливо тонших та/або більш тверді матеріали – наприклад, нержавіюча сталь порівняно з алюмінієм».
Що стосується обробки деталей, особливо якості кромок, оскільки матеріал стає товщим і надходження тепла стає важливим фактором, гідроабразивна установка знову отримує перевагу.
«Тут водяний струмінь може мати перевагу, — визнав Томпсон. — Діапазон товщини та матеріалів перевищує діапазон лазера з меншою зоною теплового впливу.Незважаючи на те, що процес повільніший, ніж лазер, гідроабразивна машина також забезпечує незмінно хорошу якість країв.Ви також маєте тенденцію до отримання дуже хорошої прямокутності при використанні гідроабразивної машини — рівномірна товщина в дюймах і відсутність задирок».
Томпсон додав, що перевагою автоматизації з точки зору інтеграції в розширені виробничі лінії є лазер.
«З лазером можлива повна інтеграція: завантажте матеріал з одного боку, а виведіть з іншого боку інтегрованої системи різання та згинання, і ви отримаєте готову вирізану та зігнуту деталь.У цьому випадку водний струмінь все одно може бути поганим вибором – навіть із хорошою системою управління матеріалами – оскільки деталі ріжуться набагато повільніше, і вам, очевидно, доведеться мати справу з водою».
Томпсон стверджує, що лазери дешевші в експлуатації та обслуговуванні, оскільки «використовувані витратні матеріали відносно обмежені, особливо волоконні лазери».Однак «загальна непряма вартість гідроабразивних машин, імовірно, буде нижчою через меншу потужність і відносну простоту машини.Це насправді залежить від того, наскільки добре спроектовано та обслуговуються два пристрої».
Він пригадує, що коли в 1990-х роках Holcomb з OMAX керував магазином: «Щоразу, коли на моєму столі була деталь або креслення, я спочатку думав: «Чи можу я зробити це за допомогою лазера?» Але перш ніж я зрозумів, ми були отримуємо все більше і більше проектів, присвячених гідроабразивним машинам. Це більш товсті матеріали та деякі типи деталей, ми не можемо зайти в дуже вузький кут через зону теплового впливу лазера;він дме з-за кута, тому ми б схилялися до водяних струменів – навіть те, що зазвичай роблять лазери. Те саме стосується товщини матеріалу».
У той час як окремі аркуші працюють швидше на лазері, аркуші, складені в чотири шари, працюють швидше на гідроабразиві.
«Якби мені довелося вирізати коло розміром 76,2 x 25,4 мм із м’якої сталі 1/4 дюйма [6,35 мм], я, ймовірно, віддав би перевагу лазеру через його швидкість і точність.Оздоблення – бічний зріз Contour – буде більше схоже на скло, дуже гладке».
Але щоб змусити лазер працювати з таким рівнем точності, додав він, «ви повинні бути експертом у частоті та потужності.У нас це дуже добре виходить, але ви повинні набрати його дуже щільно;струменями води, вперше, Перша спроба.Тепер усі наші верстати мають вбудовану систему САПР. Я можу спроектувати деталь прямо на машині».Це чудово підходить для створення прототипів, додає він. «Я можу програмувати безпосередньо на гідроабразивній машині, полегшуючи зміну товщини матеріалу та параметрів».Налаштування роботи та переходи «порівнянні;Я бачив деякі переходи для гідроструминів, які дуже схожі на лазери».
Тепер для невеликих завдань, створення прототипів або використання в освітніх цілях – навіть для майстерні чи гаража – ProtoMAX від OMAX поставляється з насосом і роликовим столом для легкого переміщення. Матеріал заготовки занурюється під воду для тихого різання.
Щодо технічного обслуговування: «Зазвичай я можу навчити когось із використанням гідроабразивної машини за день-два й відправити їх у поле дуже швидко», — стверджує Холкомб.
Насоси EnduroMAX від OMAX розроблені для зменшення споживання води та можливості швидкого відновлення. Поточна версія має три динамічних ущільнення. «Я все ще кажу людям бути обережними щодо обслуговування будь-якого насоса, не лише мого.Це насос високого тиску, тож не поспішайте та пройдіть належне навчання».
«Водяні струмені — чудова сходинка на шляху штампування та виробництва, і, можливо, вашим наступним кроком буде лазер, — припускає він. — Він дозволяє людям різати деталі.А преси досить доступні, тому їх можна різати та гнути.У виробничому середовищі ви можете схилитися до використання лазера».
У той час як волоконний лазер пропонує гнучкість для різання несталі (міді, латуні, титану), струмені води можуть різати прокладки та пластики через відсутність ЗТВ.
Управління нинішнім поколінням систем волоконного лазерного різання «тепер дуже інтуїтивно зрозуміле, а місце виробництва можна визначити за допомогою програми», — сказав Діль. «Оператор просто завантажує заготовку та натискає кнопку «Пуск».Я з магазину, і в епоху CO2 оптика починає старіти та псуватися, якість різання страждає, і якщо ви можете діагностувати ці проблеми, вас вважають чудовим оператором.Сучасні оптоволоконні системи – це формочки для печива, вони не мають витратних матеріалів, тому їх можна вмикати чи вимикати – різаючи частини чи ні.Це потребує трохи кваліфікованого оператора.Таким чином, я думаю, що перехід від водоструменя до лазера буде плавним і легким».
Diehl оцінює, що типова волоконна лазерна система може працювати від 2 до 3 доларів на годину, тоді як гідроабразивна система працює приблизно від 50 до 75 доларів США на годину, враховуючи споживання абразиву (наприклад, гранат) і заплановану модернізацію насоса.
Оскільки кіловатна потужність систем лазерного різання продовжує зростати, вони все більше стають альтернативою водяним струменям у таких матеріалах, як алюміній.
«У минулому, якщо використовувався товстий алюміній, перевага мала б гідроабразивна струменя», — пояснює Діль. Я не протримався в цьому світі дуже довго, але тепер із волоконною оптикою з більшою потужністю та прогресом у лазерних технологіях 1″ алюміній більше не є проблемою.Якщо ви проводили порівняння вартості, для початкових інвестицій у машину водоструйні машини можуть бути дешевшими.Деталей, вирізаних лазером, може бути в 10 разів більше, але ви повинні бути в цьому великому середовищі, щоб збільшити витрати.Оскільки ви використовуєте більш змішані деталі малого об’єму, водяна струйка може мати деякі переваги, але, звичайно, не у виробничому середовищі.Якщо ви перебуваєте в будь-якому середовищі, де вам потрібно запускати сотні чи тисячі деталей, це не застосування гідроабразивної машини».
Ілюструючи збільшення доступної потужності лазера, технологія Amada ENSIS зросла з 2 кВт до 12 кВт, коли вона була запущена в 2013 році. На іншому кінці шкали, машина Amada VENTIS (представлена на Fabtech 2019) забезпечує ширший діапазон обробки матеріалів з променем, який рухається по діаметру сопла.
«Ми можемо виконувати різні техніки, рухаючись вперед-назад, вгору-вниз, з боку в бік або у вигляді вісімки, — сказав Діль про VENTIS. — Одна з речей, які ми навчилися завдяки технології ENSIS, полягає в тому, що кожен матеріал має приємний смак. пляма – спосіб, яким він любить різати.Ми робимо це за допомогою різних типів візерунків і формування пучка.З VENTIS ми їздимо туди-сюди майже як пилка;коли головка рухається, промінь рухається вперед і назад, тому ви отримуєте дуже гладкі смуги, чудову якість країв і іноді швидкість».
Подібно до невеликої гідроабразивної системи OMAX ProtoMAX, Amada готує «волоконну систему дуже малого розміру» для невеликих майстерень або «майстерень із створення прототипів R&D», які не хочуть вриватися у свій виробничий відділ, коли їм потрібно зробити лише кілька прототипів. »
Час публікації: 09 лютого 2022 р