Түтік лазерлі кесу дегеніміз не және ол қалай жұмыс істейді?

Түтік лазерлі кесу бүгінгі күнге дейін қол жеткізілген ең алдыңғы қатарлы өндірістік технологиялардың бірі болып табылады және автомобильден бастап құрылысқа дейінгі салаларда өнеркәсіптің қуыс материалдармен жұмыс істеу әдістерін түбегейлі өзгертті. Бұл күрделі өндірістік процесс түтікті материалдарды өте жоғары дәлдікпен және жылдамдықпен кесуге, пішіндеуге және тесік құруға лазерлі сәулелердің жоғары қуатын пайдаланады. Көбінесе бірнеше орнатулар мен құралдарды қажет ететін дәстүрлі кесу әдістерінің керісінше, түтік лазерлі кесу күрделі геометрия мен ұйымдастырылған дизайндарда үздіксіз сапаны сақтай отырып, жоғары дәлдікті қамтамасыз етеді.

Қазіргі заманғы өндіріс барлық күрделі компоненттерді және дәл шектерді талап етеді, бұл көптеген қолданыстарда дәстүрлі кесу әдістерін жеткіліксіз етеді. Лазерлік технологияның алдыңғы қатарлы автоматтандыру жүйелерімен интеграциясы бұрын мүмкін емес немесе экономикалық тұрғыдан тиімсіз болып саналған күрделі түтікше компоненттерін өндіру мүмкіндігін туғызды. Дәлдік, жылдамдық және материалдың тиімділігі бәсеке артықшылығы үшін маңызды факторлар болып табылатын салаларда бұл технология маңызды элементке айналды.

Трубалық лазер жіберу технологиясын түсіну

Лазерлік кесу процесінің негізгі принциптері

Түтікті лазерлі кесудің негізгі принципі материал бетіне жоғары интенсивті лазер сәулесін фокустауға негізделген, бұл алдын ала белгіленген кесу жолдары бойынша материалды будау немесе балқыту арқылы жергілікті қыздыруды тудырады. Бұл процесс миллисекунд ішінде жүреді, осылайша минималды жылу әсер ететін аймақтармен өте дәл кесілістерді қамтамасыз етеді. Лазер сәулесі әдетте оптикалық шыны талшық технологиясын пайдаланып генерацияланады, бұл ескі CO2 лазерлік жүйелерге қарағанда жоғарырақ сәуле сапасы мен энергиялық тиімділікті қамтамасыз етеді.

Түтікті лазерлі кесуде қолданылатын талшықты лазерлер 1070 нанометрге жуық толқын ұзындықтарында жұмыс істейді, бұл болат, нержавейкалық болат, алюминий және мыс қорытпалары сияқты көптеген металдарға оңай сіңіріледі. Фокусталған сәуле диаметрі 0,1 миллиметр шамасында болуы мүмкін, бұл механикалық кесу әдістері жетуге қол жеткізе алмайтын күрделі детальдар мен аз ауытқуларды орындауға мүмкіндік береді. Дамыған сәуле пішіндеу технологиясы әртүрлі материал түрлері мен қалыңдықтары үшін кесу параметрлерін оптимизациялауға мүмкіндік береді.

Материалдардың Әрекеттесуі және Жылумен Басқару

Түтік лазерлі кесу процесінде лазер сәулесі мен мақсатты материал арасындағы әрекеттесу балқыту немесе будың пайда болуына әкеледі. Кесуді жеңілдету және балқыған материалды кесу ойығынан шығару үшін оттегі, азот немесе қысымды ауа сияқты көмекші газдар енгізіледі. Әртүрлі материал құрамы үшін көмекші газды таңдау кесудің сапасына, шетінің өңделуіне және өңдеу жылдамдығына үлкен әсер етеді.

Жылумен басқару кесу аймағынан тыс материал қасиеттерін сақтау қажет болатын түтік лазерлі кесу қолданбаларында маңызды рөл атқарады. Дамыған суыту жүйелері мен оптимизацияланған кесу параметрлері жылулық деформацияны минималды деңгейде ұстауға және өндіріс процесі бойынша өлшемдік дәлдікті сақтауға мүмкіндік береді. Бұл дәл жылу бақылауы құрылымдық бүтіндікті бұзбай-ақ жылуға сезімтал материалдар мен жұқа қабырғалы түтіктерді өңдеуге мүмкіндік береді.

Дамыған Машина Компоненттері мен Жүйелер

Лазерлік генерациялау және беру жүйелері

Қазіргі заманғы түтікшелі лазерлік кесу машиналары қолданылу талаптарына байланысты 1000 ватттан 15000 ватттан астам қуат өндіруге қабілетті күрделі шлифті лазерлік генераторларды қамтиды. Бұл лазерлік көздер сәуле сапасын және электрлік пайдалы әсер коэффициентін ең жоғары деңгейге көтеру үшін жартылай өткізгіш диодтық сымдарды пайдаланады. Лазерлік энергия дәлме-дәл фокустау оптикасы бар кесу басына дейін иілгіш шлифті-оптикалық кабельдер арқылы жеткізіледі.

Кесу басының жинақталуы түтікшелі лазерлік кесу жүйелеріндегі маңызды компонент болып табылады және оған динамикалық фокус реттеу, көмекші газ беру және қорғаныштық сезгіш жүйелер енгізілген. Алдыңғы қатардағы кесу басы жұмыс істеу кезінде фокустық орын мен сәуленің диаметрін автоматты түрде реттей алады және материалдың әртүрлі қалыңдығы мен геометриясы үшін кесу параметрлерін оптималдайды. Қорғаныш жүйелері бағалы оптикалық компоненттерге зақым келтіруі мүмкін соққылар мен ластануларды бақылайды.

Автоматтандыру және материалдарды тасымалдау

Күрделі автоматтандыру жүйелері кәсіби түтікшелі лазерлі кесу қондырғыларын негізгі кесу құралдарынан ерекшелендіреді. Автоматты жүктеу және түсіру жүйелері кіші диаметрлі құбырлардан бастап үлкен құрылымдық бөліктерге дейінгі түтікшелерді өңдей алады, оператордың қатысуын азайтады және өндірістің біркелкілігін жақсартады. Бұл жүйелерде жиі робот-иілер, конвейерлік жүйелер және дайын бөлшектерді автоматты түрде сұрыптау механизмдері қолданылады.

Патрон мен шынжырлы тісті доңғалақ жүйелері кесу процесінде түтікті дәл орналастыруға және айналдыруға мүмкіндік береді, күрделі көпосьті кесуді және ұзақ үлгілерді орындауға мүмкіндік береді. Алдыңғы қатарлы машиналар микрометрге дейінгі дәлдікті сақтайтын позициялық кері байланыс жүйелері бар сервожетекті айналдыруды қамтиды. Бұл дәл орналасу мүмкіндігі түтік лазерлік кесу жүйелердің бір реттік орнатуда ғана орындалатын саңылаулар, тесіктер, шыбырлар және фаскалар сияқты күрделі геометриялық пішіндерді өндіруіне мүмкіндік береді.

Өндірістік салалардағы қолданылуы

Автокөлік және көлік саласы

Автокөлік өнеркәсібі түтік лазерлі кесу технологиясының ең ірі нарықтарының бірі болып табылады және осы жүйелерді шығару жүйелерін, шасси компоненттерін, айналдыру салонын және құрылымдық элементтерді жасау үшін пайдаланады. Қазіргі заманғы автокөліктерге дәл келуі мен сапаның тұрақты стандарттарын қажет ететін барынша күрделі түтік жинақтары енгізіледі. Түтік лазерлі кесу өндірушілерге отынның пайдалы әсер коэффициентін жақсарту үшін қажетті салмаққа шаққандағы беріктіктің оптималды қатынасымен жеңіл компоненттерді жасауға мүмкіндік береді.

Қауіпсіздік конструкциялары үшін жоғары беріктікте болат түтіктерді, электр көлігі аккумуляторларының қораптары үшін алюминий профильдерді және шығарылатын газдарды бақылау жүйелері үшін болат бөлшектерді өңдеу автомобиль өнеркәсібінің алдыңғы қатарлы қолданбалы бағыттарына жатады. Күрделі пішінді қосылыстар мен дәл тесік үлгілерін бір ғана операцияда жасау мүмкіндігі жинақтау уақытын қысқартып, өндірістің тиімділігін арттырады. Автомобиль өндірісіндегі сапа талаптары өте жоғары тұрақтылықты қажет етеді, ал түтік лазерлі кесу осындай талаптарға оңай сай келеді.

Құрылыс және архитектуралық қолданыстар

Құрылыс саласы түтік лазерлі кесуді құрылымдық болат бөлшектер, архитектуралық элементтер және арнайы ғимарат жүйелерін жасау үшін қолданады. Қазіргі заманғы ғимараттардың күрделі дизайндары барынша иілген немесе бұрышты түтік құрылымдарды қамтиды, оларға дәл кесу мен жинақтау қажет. Дәстүрлі өндіру әдістері жиі заманауи архитектуралық жобалардың геометриялық күрделілігіне ұшырап, сондықтан түтік лазерлі кесу бәсекеге қабілетті жұмысшылар үшін маңызды технологияға айналды.

Архитектуралық қолданыстарға декоративтік экрандар, құрылымдық шыныландыру жүйелері, қолшағалар жинақтары мен ғимараттың тұтынушылық фасадтары жатады. Түтікті лазерлі кесу арқылы қол жеткізілетін дәлдік құрылыс кезінде кең көлемді өзгертулерді болдырмауға мүмкіндік береді және орнатудың дәлдігін қамтамасыз етеді. Бұл дәлдік орнату уақытын және еңбекақы шығындарын азайтады, сонымен қатар жобаның жалпы сапасы мен клиенттің қанағаттануын арттырады.

Процестің артықшылықтары мен техникалық пайдасы

Дәлдік пен сапа сипаттамалары

Түтікті лазерлі кесу материалдың түрі мен қалыңдығына байланысты жалпы алғанда ±0,05 мм-ден ±0,15 мм-ге дейінгі дәлдікпен өте жоғары өлшемді дәлдікті қамтамасыз етеді. Бұл дәлдік деңгейі қосымша өңдеу немесе реттеу операцияларынсыз дәлме-дәл жинауға болатын бөлшектерді өндіруге мүмкіндік береді. Лазерлі кесу процесі көптеген қолданбаларда қосымша фиништік өңдеуді болдырмауға мүмкіндік беретін, көбінесе оттегісіз, тегіс шеттер алады.

Түтікті лазерлі кесу арқылы жеткізілетін шетінің сапасы көбінесе басқа кесу әдістерінен жоғары болып, жылу әсеріне ұшыраған аймақтар ең аз деңгейде және тегіс шеттер түзу мүмкіндігі тым аз болады. Тар кесу ені, әдетте 0,1 мм-ден 0,3 мм-ге дейін, материалдың шығынын азайтса, өлшемдерді дәл бақылауға мүмкіндік береді. Дәлдік пен сапаның осы үйлесімі түтікті лазерлі кесуді төзімділікке жоғары талап қойылатын және бетінің сапасы жоғары болуы қажет болатын қолданулар үшін ерекше құнды етеді.

Өнімдеу өneri және гибкілік

Қазіргі заманғы түтікті лазерлі кесу жүйелері әртүрлі пішіндегі түтіктерді өңдеуге мүмкіндік беретін ерекше өндірістік икемділікке ие, мысалы дөңгелек, шаршы, тік төртбұрышты, сопақ және ерекше профильдер. Әртүрлі түтік өлшемдері мен пішіндері арасындағы тез ауысу орнату уақытын азайтады және шағын партиялар мен үлгі бөлшектерді тиімді өндіруді қамтамасыз етеді. Дамыған бағдарламалау бағдарламасы операторларға кесу ретін оптималдауға және цикл уақытын автоматты түрде қысқартуға мүмкіндік береді.

Түтікті лазерлі кесу әдісінің контактісіз табиғаты механикалық кесу әдістеріне қарағанда құралдың тозуын болдырмайды және техникалық қызмет көрсетудің қажеттілігін азайтады. Лазерлік жүйелер шектеулі түрде пайдалану арқылы ұзақ уақыт бойы үздіксіз жұмыс істей алады, бұл жалпы құрал-жабдықтардың тиімділігі мен өндірістік қуатты арттырады. Өндірісті басқару жүйелерімен интеграция өндіріс процесінің барлық кезеңдерінде нақты уақыт режимінде бақылау мен сапаны бақылау мүмкіндігін береді.

Материалдарға қойылатын талаптар мен мүмкіндіктер

Металл түрлері мен қабырға қалыңдығының диапазоны

Түтікті лазерлі кесу жүйелері өндірісте кеңінен қолданылатын барлық металл материалдарын: көміртегілі болат, нержавейкалық болат, алюминий, мыс, мырыш, сондай-ақ экзотикалық құймаларды өңдей алады. Қабырға қалыңдығының мүмкіндіктері лазерлік қуат пен материал қасиеттеріне байланысты жұқа қабырғалы қолданбалар үшін 0,5 мм-ден бастап ауыр конструкциялық элементтер үшін 25 мм-ге дейін жетеді. Әртүрлі материалдар оптималды нәтиже алу үшін оңтайландырылған кесу параметрлерін талап етеді.

Көміртегі болат түтік лазерлі кесуден өткізілетін ең жиі кездесетін материал болып табылады және оттегі көмекші газымен өте жақсы кесу жылдамдығы мен жиектің сапасын қамтамасыз етеді. Есіртпе болатты өңдеу кезінде тот басуды болдырмау және коррозияға төзімділік қасиеттерін сақтау үшін жиі азот көмекші газы қолданылады. Алюминий мен мыс қорытпалары жылу өткізгіштігі мен жарық шағылдыру сипаттамаларына байланысты лазерлік қуат тығыздығының жоғары деңгейін талап етеді, бірақ дұрыс өңделген кезде өте жақсы нәтиже береді.

Геометриялық күрделілік пен дизайн шектеулері

Технологияның дамуына сай түтік лазерлі кесу жүйелерінің геометриялық мүмкіндіктері үздіксіз кеңейіп отырады және біртіндеп күрделене түсетін бөлшектерді шығаруға мүмкіндік береді. Қазіргі заманғы жүйелер бір ғана операция кезінде күрделі үлгілерді, бір-біріне үсті-үстіне келетін тесіктерді, фаскалы жиектерді және күрделі бұйымдарды дайындауды жасай алады. Көп осьті кесу басы конвентционалды кесу әдістерімен мүмкін емес бұрыштар мен қос бұрыштар жасауға мүмкіндік береді.

Дизайндық шектеулер негізінен кесудің дәлдігіне қарағанда материалдың қалыңдығы, түтік диаметрі және геометриялық қолжетімділікке байланысты. Өте кішкентай ішкі элементтер лазерлік сәулеліктің диаметрі мен фокустау мүмкіндіктерімен шектелуі мүмкін, ал ең қалың материалдар бірнеше рет өту немесе басқа өңдеу әдістерін қажет етуі мүмкін. Бұл шектеулерді түсіну құрастырушыларға тиімді түтік лазерлік кесу өндірісі үшін компоненттерді оптимизациялауға көмектеседі.

Бағдарламалау мен жұмыс істеу ескертпелері

CAD интеграциясы және орналастыру бағдарламасы

Қазіргі заманғы түтік лазерлік кесу жүйелері автоматты түрде 3D модельдерді импорттау және кесу бағдарламаларын автоматты түрде құру мүмкіндігін беретін компьютерлік дизайн бағдарламаларымен (CAD) тығыз интеграцияланады. Дамыған орналастыру бағдарламасы материалдарды үнемдеу мақсатында бірнеше компоненттерді түтік ұзындығы бойынша ең аз қалдық қалатындай етіп орналастырады. Бұл бағдарламалар материал қасиеттерін, кесу параметрлерін және жабдық мүмкіндіктерін ескере отырып, тиімді өндірістік реттілікті автоматты түрде құрады.

Симуляциялық мүмкіндіктер өндіруді бастамас бұрын кесу бағдарламаларын тексеруге, соның ішінде столкновениялар, материалдардың бір-біріне әсер етуі немесе оптималды емес кесу тізбегі сияқты мәселелерді анықтауға мүмкіндік береді. Нақты уақытта процесті бақылау кесу сапасы туралы кері байланыс береді және өндіру кезінде автоматты түрде параметрлерді түзетуге мүмкіндік береді. Дизайн, бағдарламалау және өндіру жүйелерінің интеграциясы орнату уақытын әдемі төмендетеді және өндірістің өнімділігін арттырады.

Операторлардың дағдылары мен дайындық талаптары

Түтікті лазерлік кесудің сәтті жұмыс істеуі үшін лазерлік физиканы, материалдар қасиеттерін және өндіріс процестерін түсінетін білікті операторлар қажет. Дайындық бағдарламалары әдетте қауіпсіздік ережелерін, машина жұмысын, бағдарламалаудың негіздерін және сапа бақылау әдістерін қамтиды. Алдыңғы қатарлы операторлар әртүрлі материалдар мен қолданбалар үшін кесу параметрлерін оптимизациялау саласында сараптамашылық деңгейге жетеді, бұл өнімділікті және сапа нәтижелерін максималды пайдалануға мүмкіндік береді.

Түтікті лазерлі кесу операцияларында қауіпсіздік мәселелері басым орын алады, сондықтан лазерлі қауіпсіздік протоколдары, материалдармен жұмыс істеу ережелері мен төтенше жағдайларға қарсы шаралар бойынша дайындық қажет. Операторлар дұрыс желдетудің, көз қорғанысының және өрттен сақтану шараларының маңызын түсінуі тиіс. Түтікті лазерлі кесу қолданбаларындағы жаңа технологиялар мен ең жақсы тәжірибелермен уақытылы жоспар бойынша жүргізілетін дайындықтар операторлардың білімін жаңартуға мүмкіндік береді.

Болашақ дамуы және өнеркәсіптегі тенденциялар

Жаңа технологиялар мен инновациялар

Түтікті лазерлі кесу технологиясының болашағына автоматтандырудың артуы, жасанды интеллект пен өңдеу мүмкіндіктерінің жақсартылуы енеді. Машиналық оқыту алгоритмдері материал реакциясы мен сапа өлшемдеріне негізделе отырып, кесу параметрлерін автоматты түрде оптимизациялау үшін әзірленуде. Болжамды техникалық қызмет көрсету жүйелері алдын ала сезгіштерді бақылау мен деректерді талдау арқылы тоқтап қалу уақытын азайтып, жабдықтың жалпы тиімділігін арттырады.

Түтікті лазерлі кесу қолданбалары үшін тағы да жоғарырақ қуат, жақсартылған сәуле сапасы және өңдеу жылдамдығы деңгейлерін ұсынатын жаңа лазерлік технологиялар пайда болуда. Қиын материалдарды өңдеу және жылу берілісін азайта отырып, жетістікті шет сапасын қамтамасыз ету үшін ультрақысқа импульсті лазерлер зерттелуде. Қосымшалы өндіріс технологияларымен интеграция кесуді және материалды түсіруді біріктіретін гибридті өңдеу жүйелерін іске асыруға мүмкіндік беруі мүмкін.

Базардың дамуы және отрасельдік қабылдау

Әртүрлі салаларда жеңіл, жоғары беріктік бөлшектерге деген сұраныстың өсуі түтікті лазерлі кесу технологиясының қолданылуын әрі қарай жылжытуда. Электрли көліктерді өндіру, қайта қалпына келтірілетін энергиялық жүйелер және алдыңғы қатарлы әуежаю жобалары арнайы түтік өңдеу мүмкіндіктері үшін жаңа мүмкіндіктер туғызады. Дамушы аймақтардағы нарықтың кеңеюі түтікті лазерлі кесу жабдықтарын өндірушілер мен қызмет көрсетушілер үшін қосымша өсу мүмкіндігін ұсынады.

Өнеркәсіптің бірігуі мен технологияларды стандарттау әртүрлі машиналық платформаларда жабдықтардың сәйкестігін жақсартып, оқыту талаптарын азайтуда. Бірлескен роботтарды интеграциялау және Industry 4.0-ге қосылу құбырлы лазерлі кесу жүйелерінің автоматтандырылған өндірістік орталарда жұмыс істеуіне мүмкіндік береді. Бұл даму бағыттары әртүрлі өндіріс салаларында құбырлы лазерлі кесу қолданыстарының өсуі мен технологиялық алға басуын көрсетеді.

ЖИҚ (Жиі қойылатын сұрақтар)

Құбырлы лазерлі кесу технологиясымен қандай материалдарды өңдеуге болады

Түтік лазерлі кесу жүйелері көміртегі болаты, нержавейкі болат, алюминий, мыс, мырыш, титан және әртүрлі мамандандырылған құймалар сияқты барлық металдық материалдарды өңдей алады. Қабырға қалыңдығы лазерлік қуат пен материал қасиеттеріне байланысты әдетте 0,5 мм-ден 25 мм-ге дейінгі шегінде болады. Әртүрлі материалдар оптималды нәтижеге қол жеткізу үшін лазерлік қуат, кесу жылдамдығы және көмекші газды таңдау сияқты оптимизацияланған кесу параметрлерін талап етеді. Пластика, композиттер сияқты метал емес материалдар да лазерлік толқын ұзындықтары мен параметрлік баптауларды пайдаланып өңделуі мүмкін.

Дәлдік жағынан түтік лазерлі кесу дәстүрлі кесу әдістерімен қалай салыстырылады

Түтікті лазерлі кесу ±0,05 мм-ден ±0,15 мм-ге дейінгі әдеттегі дәлдікпен өте жоғары өлшемдік дәлдікті қамтамасыз етеді, ол пила немесе плазмалық кесу сияқты механикалық кесу әдістеріне қарағанда айтарлықтай жоғары. Лазерлік процесс көбінесе қосымша өңдеу операцияларын жоюға мүмкіндік беретін ең аз жылу әсерін тигізетін аймақта тегіс, шыңдырықсыз шеттерді қалыптастырады. Дәстүрлі әдістер жиі дәл сондай дәлдік пен бетінің сапасын қамтамасыз ету үшін қосымша механикалық өңдеу кезеңдерін қажет етеді, сондықтан түтікті лазерлі кесу дәлме-дәл қолданбалар үшін тиімдірек.

Автоматтандырылған түтікті лазерлі кесу жүйелерінің негізгі артықшылықтары қандай

Автоматтандырылған түтік лазерлі кесу жүйелері тұрақты сапа, оператордың аз қатысуы, қауіпсіздікті арттыру және жоғары өндіріс көлемдерін қамтамасыз етеді. Автоматты жүктеу және түсіру жүйелері материалдармен жұмыс істеу уақытын азайтады және оператордың жарақат алу қаупін төмендетеді. Күрделі кесу тізбектерін автоматты түрде параметрлерді оптимизациялау мүмкіндігі бар алдыңғы қатарлы бағдарламалық қабілеттер өндірістің барлық циклында тұрақты нәтиже береді. Өндірісті басқару жүйелерімен интеграция өндіріс процесінің барлық кезеңінде нақты уақыт режимінде бақылау мен сапаны бақылау мүмкіндігін береді.

Қосымша газдар түтік лазерлі кесу процесі мен сапасына қалай әсер етеді

Түтікті лазерлік кесуде көмекші газдар материалды алуға, кесу оптикасын қорғауға және шетінің сапасына әсер етуге мүмкіндік береді. Оттегі көмекші газы көміртегі болаты үшін кесу жылдамдығын арттырады, бірақ шетінде жеңіл тоттану пайда болады. Азот көмекші газы тоттануды болдырмаған ыңғайлы жағдайды құрып, нержавейкалаушы болат пен алюминий үшін жоғары сапалы шет өңдеуін қамтамасыз етеді. Сығылған ауа жалпы мақсаттағы кесуге экономикалық тиімді шешім ұсынады, ал аргон титан мен реактивті құймалар сияқты арнайы материалдар үшін оптимальды нәтиже береді.