Лазерная резка и гидроабразивная резка: сочетание двух великих технологий? Или они лучше, когда работают по отдельности? Как всегда, ответ зависит от того, какие рабочие места выполняются в цехе, с какими материалами чаще всего работают, и, в конечном счете, доступный бюджет оборудования.
Согласно опросу основных поставщиков каждой системы, краткий ответ заключается в том, что струи воды дешевле и более универсальны, чем лазеры, с точки зрения материалов, которые можно резать. От пены до продуктов питания струи воды демонстрируют исключительную гибкость. С другой стороны С другой стороны, лазеры обеспечивают непревзойденную скорость и точность при производстве большого количества более тонких металлов толщиной до 1 дюйма (25,4 мм).
Что касается эксплуатационных расходов, водоструйные системы потребляют абразивный материал и требуют модификации насоса. Волоконные лазеры имеют более высокие начальные затраты, но более низкие эксплуатационные расходы, чем их более старые собратья на CO2;они также могут потребовать дополнительной подготовки оператора (хотя современные интерфейсы управления сокращают кривую обучения). Безусловно, наиболее часто используемым абразивом для гидроабразивной резки является гранат. В редких случаях при использовании более абразивных веществ, таких как оксид алюминия, смесительная трубка и сопло изнашиваются сильнее. .С гранатой гидроабразивные компоненты могут резать в течение 125 часов;с глиноземом они могут длиться всего около 30 часов.
В конечном счете, две технологии следует рассматривать как взаимодополняющие, говорит Дастин Диль, менеджер по продукции лазерного подразделения Amada America Inc. в Буэна-Парке, Калифорния.
«Когда у клиентов есть обе технологии, у них появляется большая гибкость в торгах, — объяснил Дил. — Они могут делать ставки на любой тип работы, потому что у них есть эти два разных, но похожих инструмента, и они могут делать ставки на весь проект».
Например, клиент Amada с двумя системами выполняет вырубку с помощью лазера. «Непосредственно рядом с листогибочным прессом находится водоструйный станок для резки термостойкой изоляции», — говорит Дил. это снова и сделать подшивку или запечатывание.Это аккуратная маленькая сборочная линия».
В других случаях, продолжил Дил, магазины заявляли, что хотят купить систему лазерной резки, но не думали, что берут на себя много работы, чтобы оправдать расходы. день, мы заставим их взглянуть на лазер.Мы можем наносить листовой металл за считанные минуты, а не часы».
Тим Холкомб, специалист по приложениям в OMAX Corp. Кент, Вашингтон, который управляет магазином с примерно 14 лазерами и водоструйным станком, вспоминает, что видел картину, которую он видел много лет назад в компании, использующей лазеры, водоструйные станки и проволочную электроэрозионную обработку.плакат. На плакате представлены лучшие материалы и толщины, с которыми может работать каждый тип машины — список водяных форсунок затмевает другие.
В конечном счете, «я вижу, что лазеры пытаются конкурировать в мире гидроабразивной резки и наоборот, и они не собираются побеждать за пределами своих соответствующих областей», — объясняет Холкомб. Он также отметил, что, поскольку гидроабразивная резка является системой холодной резки, «мы можем воспользоваться преимуществами большего количества медицинских или оборонных приложений, потому что у нас нет зоны термического влияния (HAZ) — мы используем микрореактивную технологию.Сопло Minijet и микроструйная резка «Нам это действительно удалось».
В то время как лазеры доминируют при резке мягкой черной стали, технология гидроабразивной резки является «поистине швейцарским армейским ножом в станкостроительной промышленности», — утверждает Тим Фабиан, вице-президент по маркетингу и управлению продуктами в Flow International Corp. в Кенте, штат Вашингтон. Член организации Shape Technology Group. Среди ее клиентов — Joe Gibbs Racing.
«Если подумать, производитель гоночных автомобилей, такой как Joe Gibbs Racing, имеет меньше доступа к лазерным станкам, потому что они часто вырезают ограниченное количество деталей из разных материалов, включая титан, алюминий и углеродное волокно», — объяснил Фабиан. Одна из потребностей, которую они объяснили нам, заключалась в том, что машина, которую они использовали, должна была быть очень простой в программировании.Иногда оператор может изготовить деталь из алюминия толщиной 6,35 мм и установить ее на гоночный автомобиль, но затем решить, что деталь должна быть изготовлена из титана, более толстого листа углеродного волокна или более тонкого алюминиевого листа. ”
На традиционном обрабатывающем центре с ЧПУ, продолжил он, «эти изменения значительны».Попытка переключения передач с материала на материал и с детали на деталь означает смену режущих головок, скоростей вращения шпинделя, скоростей подачи и программ.
«Одна из вещей, которые они действительно подтолкнули нас к использованию гидроабразивной резки, заключалась в создании библиотеки различных материалов, которые они использовали, поэтому все, что им нужно было сделать, это сделать пару щелчков мышью, и они переключились с алюминия ¼” на ½” [12,7]. мм] из углеродного волокна, — продолжил Фабиан. — Еще один щелчок, и они превратятся из углеродного волокна толщиной ½ дюйма в титан толщиной 1/8 дюйма [3,18 мм].Joe Gibbs Racing «использует множество экзотических сплавов и материалов, которые обычно не используются постоянными клиентами.Поэтому мы потратили много времени на работу с ними, чтобы создать библиотеки с этими передовыми материалами.Сотни материалов в нашей базе данных позволяют клиентам легко добавлять свои собственные уникальные материалы и расширять эту базу данных.”
Еще одним высококлассным пользователем гидроабразивной резки Flow является SpaceX Илона Маска. «У нас в SpaceX довольно много машин для изготовления деталей для ракетных кораблей», — сказал Фабиан. Другой производитель аэрокосмических исследований, Blue Origin, также использует машину Flow». ничего не заработаешь на 10 000;они делают один из них, пять из них, четыре из них ».
Для типичного магазина: «Каждый раз, когда у вас есть работа и вам нужно 5000 ¼» чего-то стального, лазер будет трудно превзойти», — отмечает Фабиан.«Но если вам нужны две стальные детали, три алюминиевые детали, готовые детали или четыре детали из нейлона, вы, вероятно, не стали бы рассматривать возможность использования лазера вместо гидроабразивной резки. С помощью гидроабразивной резки вы можете резать любой материал, от тонкой стали до 6″. до 8 дюймов [от 15,24 до 20,32 см] металла толщиной.
Благодаря подразделениям лазерного и станкостроительного оборудования, компания Trumpf занимает прочные позиции в области лазерного и обычного ЧПУ.
В узком окне, где гидроабразивная и лазерная струи, скорее всего, перекрываются (толщина металла составляет чуть более 1 дюйма [25,4 мм]), струя воды сохраняет острую кромку.
«Для очень, очень толстых металлов — 1,5 дюйма [38,1 мм] и более — не только гидроабразивная резка может дать вам лучшее качество, но и лазер может не справиться с металлом», — сказал Бретт Томпсон, менеджер по лазерным технологиям и продажам. Консультация .После этого разница понятна: неметаллы, скорее всего, будут обрабатываться гидроабразивной струей, а для любого металла толщиной 1″ или тоньше лазер не представляет никакой сложности. Лазерная резка намного быстрее, особенно в более тонких и/или более твердые материалы — например, нержавеющая сталь по сравнению с алюминием».
Для обработки деталей, особенно качества кромок, по мере того, как материал становится толще и важным фактором становится тепловложение, гидроабразивная резка снова получает преимущество.
«Возможно, именно здесь водяная струя может иметь преимущество», — признал Томпсон. «Диапазон толщин и материалов превышает диапазон лазера с меньшей зоной теплового воздействия.Хотя этот процесс медленнее, чем при использовании лазера, гидроабразивная резка также обеспечивает стабильно хорошее качество кромки.Вы также, как правило, получаете очень хорошую прямоугольность при использовании гидроабразивной резки — равномерная толщина в дюймах и полное отсутствие заусенцев».
Томпсон добавил, что преимуществом автоматизации с точки зрения интеграции в расширенные производственные линии является лазер.
«С лазером возможна полная интеграция: загружаете материал с одной стороны, а выводите с другой стороны интегрированной системы резки и гибки, и вы получаете готовую вырезанную и гнутую деталь.В этом случае струя воды все еще может быть плохим выбором — даже с хорошей системой управления материалами — потому что детали режут намного медленнее, и, очевидно, вам придется иметь дело с водой».
Томпсон утверждает, что лазеры дешевле в эксплуатации и обслуживании, потому что «используемые расходные материалы относительно ограничены, особенно волоконные лазеры».Однако «общие косвенные затраты на водометы, вероятно, будут ниже из-за меньшей мощности и относительной простоты машины.Это действительно зависит от того, насколько хорошо спроектированы и обслуживаются два устройства».
Он вспоминает, что, когда в 1990-х годах компания Holcomb из OMAX управляла магазином, «каждый раз, когда у меня на столе лежала деталь или чертеж, моей первой мыслью было: «Могу ли я сделать это на лазере?»». становится все больше и больше проектов, посвященных гидроабразивной резке. Это более толстые материалы и определенные типы деталей, мы не можем попасть в очень узкий угол из-за зоны термического воздействия лазера;он дует из-за угла, поэтому мы склоняемся к водяным струям — даже к тому, что обычно делают лазеры. То же самое касается толщины материала».
В то время как отдельные листы быстрее обрабатываются лазером, листы, сложенные в четыре слоя, быстрее обрабатываются гидроабразивной струей.
«Если бы мне пришлось вырезать круг размером 3″ x 1″ [76,2 x 25,4 мм] из низкоуглеродистой стали толщиной 6,35 мм, я бы, вероятно, предпочел лазер из-за его скорости и точности.Отделка — боковая резка Contour — будет больше похожа на стекло, очень гладкая».
Но чтобы заставить лазер работать с таким уровнем точности, добавил он, «вы должны быть экспертом в области частоты и мощности.Мы очень хороши в этом, но вы должны набрать его очень жестко;со струями воды, впервые, Первая попытка.Теперь все наши станки имеют встроенную систему САПР. Я могу спроектировать деталь прямо на станке».Он добавляет, что это отлично подходит для прототипирования. «Я могу программировать прямо на гидроабразивной струе, что упрощает изменение толщины материала и настроек».Настройки задания и переходы «сопоставимы;Я видел некоторые переходы для гидроабразивной резки, которые очень похожи на лазеры».
Теперь для небольших работ, создания прототипов или использования в учебных целях — даже для хобби-магазина или гаража — ProtoMAX от OMAX поставляется с насосом и роликовым столом для легкого перемещения. Материал заготовки погружается под воду для бесшумной резки.
Что касается технического обслуживания: «Обычно я могу обучить кого-нибудь работе с гидроабразивной струей за день или два и очень быстро отправить его в поле», — утверждает Холкомб.
Насосы OMAX EnduroMAX спроектированы таким образом, чтобы сократить потребление воды и обеспечить возможность быстрого ремонта. Текущая версия имеет три динамических уплотнения».Это насос высокого давления, так что не торопитесь и пройдите надлежащую подготовку».
«Водяные струи — отличный трамплин для вырубки и изготовления, и, возможно, вашим следующим шагом будет лазер», — предполагает он. «Он позволяет людям резать детали.А листогибочные прессы довольно доступны по цене, поэтому их можно резать и сгибать.В производственной среде вы можете использовать лазер».
В то время как волоконные лазеры позволяют резать нестальные материалы (медь, латунь, титан), водяные струи могут резать прокладочные материалы и пластмассы из-за отсутствия ЗТВ.
Управление современным поколением систем резки волоконным лазером «теперь очень интуитивно понятно, а место производства можно определить с помощью программы», — сказал Дил. «Оператор просто загружает заготовку и нажимает «Пуск».Я из магазина, и в эпоху CO2 оптика начинает стареть и портиться, страдает качество резки, и если вы можете диагностировать эти проблемы, вы считаетесь отличным оператором.Сегодняшние оптоволоконные системы представляют собой формочки для печенья, у них нет этих расходных материалов, поэтому их можно включать и выключать, вырезая детали или нет.Требуется немного квалифицированного оператора.То есть Саид, я думаю, что переход от водяной струи к лазеру будет плавным и легким».
По оценкам Diehl, типичная система с волоконным лазером может стоить от 2 до 3 долларов в час, а водоструйная — от 50 до 75 долларов в час, принимая во внимание потребление абразива (например, граната) и запланированную модернизацию насоса.
Поскольку киловаттная мощность систем лазерной резки продолжает расти, они все чаще становятся альтернативой водяным струям при обработке таких материалов, как алюминий.
«В прошлом, если использовался толстый алюминий, водоструйная резка имела преимущество, — объясняет Дил. В этом мире мы долго облажались, но теперь, с появлением более мощного оптоволокна и достижений в области лазерных технологий, 1-дюймовый алюминий больше не является проблемой.Если вы сделали сравнение стоимости, то для первоначальных инвестиций в машину водометы могут быть дешевле.Деталей, вырезанных лазером, может быть в 10 раз больше, но вы должны быть в этой среде с большими объемами, чтобы увеличить затраты.По мере того, как вы запускаете больше смешанных деталей малого объема, гидроабразивная обработка может иметь некоторые преимущества, но, конечно, не в производственной среде.Если вы находитесь в любой среде, где вам нужно запустить сотни или тысячи деталей, это не приложение для гидроабразивной резки».
Иллюстрируя увеличение доступной мощности лазера, технология Amada ENSIS увеличилась с 2 кВт до 12 кВт, когда она была запущена в 2013 году. С другой стороны, машина Amada VENTIS (представленная на Fabtech 2019) обеспечивает более широкий спектр обработки материалов. с лучом, который движется по диаметру сопла.
«Мы можем выполнять различные техники, двигаясь вперед и назад, вверх и вниз, из стороны в сторону или в виде восьмерки, — сказал Диль о VENTIS. пятно - способ, которым он любит резать.Мы делаем это, используя различные типы рисунков и форму луча.С VENTIS мы двигаемся туда-сюда почти как пила;при движении головы луч перемещается вперед и назад, поэтому вы получаете очень гладкие полосы, отличное качество краев, а иногда и скорость».
Подобно небольшой системе гидроабразивной резки ProtoMAX от OMAX, Amada готовит «оптическую систему с очень малой занимаемой площадью» для небольших мастерских или «мастерских по разработке прототипов», которые не хотят вламываться в свой производственный отдел, когда им нужно изготовить всего несколько прототипов. ”
Время публикации: 09 февраля 2022 г.