Światłowód kontra wiązki lasera CO2
Niektóre rzeczy są dość zauważalne. „Generator” lasera w laserze światłowodowym jest znacznie mniejszy w porównaniu z tradycyjnym laserem CO2rezonator. W rzeczywistości laser światłowodowy składa się z zestawów diod połączonych w moduł wielkości teczki, którego moc może wynosić od 600 do 1500 watów. Wiele modułów łączy się ze sobą, aby utworzyć końcowy rezonator zasilany, który zwykle ma rozmiar małej szafki na dokumenty. Wytworzone światło jest kierowane i wzmacniane za pomocą kabla światłowodowego. Gdy światło opuszcza kabel światłowodowy, jest ono takie samo, jak zostało wygenerowane, bez utraty mocy i jakości. Następnie jest dostosowywany i skupiany pod kątem rodzaju ciętego materiału.
CO2rezonator jest znacznie większy i wymaga więcej energii, ponieważ do mieszaniny gazów wprowadzana jest energia elektryczna w celu wytworzenia wiązki laserowej. Lustra pomagają światłu zwiększyć intensywność, przygotowując je do wyjścia z rezonatora. Po wyjściu z rezonatora wiązka musi przebyć drogę składającą się z kilku chłodzonych luster, aż dotrze do soczewki. Podróż ta powoduje utratę mocy i jakości wiązki laserowej.
Ze względu na ilość energii potrzebnej do wytworzenia CO2lasera, jest mniej wydajny i ma znacznie niższą wydajność wtyczki ściennej w porównaniu z laserem światłowodowym. Wynika z tego, że duże agregaty chłodnicze wymagane do CO2lasery również potrzebują większej całkowitej mocy. Biorąc pod uwagę wydajność wtyczki ściennej rezonatora lasera światłowodowego wynoszącą ponad 40 procent, nie tylko zużywasz mniej energii, ale także mniej zajmowanej powierzchni, na którą jest duże zapotrzebowanie.
Niektóre rzeczy nie są tak oczywiste, dopóki nie przyjrzysz się bliżej działającemu laserowi światłowodowemu. Ponieważ średnica jego wiązki jest często jedną trzecią wielkości CO2wiązki, laser światłowodowy ma większą gęstość mocy niż CO2promień lasera. Umożliwia to nie tylko szybsze cięcie włókna, ale także szybsze jego przekłuwanie. Ten mniejszy rozmiar wiązki umożliwia również włóknu wycinanie skomplikowanych kształtów i pozostawianie ostrych krawędzi. Wyobraź sobie wycinanie logo firmy z tuby, gdy odstęp między literami logo wynosi 0,035 cala; włókno może wykonać to cięcie, podczas gdy CO2laser nie może.
Lasery światłowodowe mają długość fali 1,06 mikrona, czyli o 10 procent mniejszą niż długość fali CO2promień lasera. Dzięki znacznie mniejszej długości fali laser światłowodowy wytwarza wiązkę, która jest znacznie łatwiej pochłaniana przez materiał odblaskowy; CO2laser znacznie częściej odbija się od powierzchni tych materiałów. Z tego powodu maszyny do cięcia laserem światłowodowym mogą ciąć mosiądz, miedź i inne materiały odblaskowe. Należy zauważyć, że CO2wiązka lasera odbijająca się od materiału może uszkodzić nie tylko soczewkę tnącą maszyny, ale także całą ścieżkę wiązki. Zastosowanie kabla światłowodowego do ścieżki wiązki eliminuje to ryzyko.
Oczywiście laser światłowodowy nie wymaga aż tak dużej uwagi w zakresie konserwacji. Nie wymaga czyszczenia lusterek, a miech sprawdza, czy CO2potrzeby maszyny do cięcia laserowego. Pod warunkiem, że do chłodzenia dostaje się czystą wodę lodową, a filtry powietrza są regularnie wymieniane, sam laser światłowodowy nie wymaga konserwacji zapobiegawczej.
Kolejną kwestią są moduły lasera światłowodowego mieszczące się w teczce — zapewniają one redundancję. Jeśli jeden moduł ma problem, rezonator nie wyłącza się całkowicie. Laser światłowodowy jest redundantny w tym sensie, że pozostałe moduły mogą tymczasowo wytwarzać większą moc, aby wesprzeć moduł wyłączony do czasu zakończenia naprawy, co, nawiasem mówiąc, można wykonać w terenie. W innych przypadkach rezonator światłowodowy może w dalszym ciągu wytwarzać zmniejszoną moc do czasu dokonania naprawy. Niestety, jeśli CO2rezonator ma problem, cały rezonator jest wyłączony, a nie tylko w trybie zmniejszonej mocy.
Grube i cienkie cięcie laserowe wanny
Kiedyś wielu uważało, że lasery światłowodowe można stosować tylko do cienkich materiałów. CO2, przy większej długości fali, utworzył wystarczającą szczelinę podczas cięcia grubych materiałów, aby zapewnić wystarczającą ilość miejsca na usunięcie materiału; laser światłowodowy nie byłby w stanie wytworzyć takiego samego nacięcia ani wyników w przypadku grubszych materiałów. Jednak w ostatnich latach zajęto się tym problemem dzięki technologii kolimacyjnej, która może wytworzyć szerszą wiązkę generowaną przez laser światłowodowy, która tworzy separację materiałów i przestrzeń do usuwania materiału w grubych materiałach. A ponieważ szerokość wiązki można przełączać, maszyna może wykorzystać węższą wiązkę do obróbki cienkich materiałów, co pozwala na szybszą obróbkę materiałów o różnych rozmiarach na tej samej maszynie do cięcia laserem światłowodowym.
Laserowe maszyny do cięcia blachy są obecnie sprzedawane z technologią generowania lasera, która może dostarczyć aż 12 kW mocy. Laserowa maszyna do cięcia rur zwykle osiąga maksymalną moc 5 kW, ponieważ większa moc przecięłaby jednocześnie przeciwną stronę rury.
Być może zauważyłeś, że nie omawialiśmy jeszcze szybkości cięcia. Możliwe jest cięcie rury z prędkością do 500 cali na minutę, ale nie zawsze jest to realistyczne. Podczas cięcia laserowego rur należy skupić się na tym, ile czasu zajmuje załadowanie rury, indeksowanie jej tak, aby znalazła się we właściwej pozycji do cięcia, przekłucie i przecięcie oraz wyładowanie części. Chodzi bardziej o czas obróbki części za pomocą maszyn do cięcia rur laserowych, a nie o prędkość cięcia.
Materiał do cięcia rur laserowych
Laserowa maszyna do cięcia, która tnie blachę, może wymienić arkusz w ciągu kilku sekund. To samo można zrobić na laserowej maszynie do cięcia rur, ale to zupełnie inna historia, jak to się robi.
Nie ma standardowych wież materiałowych z laserową maszyną do cięcia rur. Ładowarki wiązek, najbardziej wydajna opcja transportu materiału rurowego, podają pojedynczo jedną rurę z wiązki do lasera rurowego za pomocą systemu singularyzacji. Ten typ mechanizmu podającego nie działa w przypadku profili otwartych, takich jak kątowniki lub ceowniki, ponieważ blokują się one w wiązce i nie można ich łatwo uwolnić. W przypadku profili otwartych stosuje się ładowarki stopniowe, które sekwencyjnie wprowadzają sekcje do maszyny, zachowując jednocześnie właściwą orientację tej sekcji.
Te rurki nie są małe. W USA standardowe długości wynoszą 24 stopy. Niektórzy na zachodnim wybrzeżu zazwyczaj pracują z prędkością 20- stóp. długości jak w rozmiarach standardowych.
Różnorodność to rzeczywistość każdego warsztatu, to samo dotyczy tych, którzy obsługują laser rurowy. Nie jest niczym niezwykłym, że z jednej tuby pochodzą części o różnych rozmiarach. Maszyna musi być w stanie wyładowywać części wycięte laserowo, które mogą mieć wielkość od 2 cali do 15 stóp, jedna po drugiej. Musi także być w stanie rozładować te części bez ich uszkodzenia, co może stanowić wyzwanie w przypadku bardziej miękkich metali, takich jak aluminium.
Sam charakter tuby zapobiega konieczności stosowania maszyny z laserem o bardzo dużej mocy. Podczas gdy maszyny do cięcia laserowego płaskich arkuszy są obecnie dostępne z generatorami laserowymi o mocy do 12 kW, maszyny do cięcia laserowego rur zwykle wymagają jedynie maksymalnie 5 kW mocy. W przypadku rury należy zawsze myśleć o przeciwnej stronie rury, którą przecinasz. Mocniejszy laser po prostu przedmuchałby drugą stronę rury podczas cięcia. (Oczywiście, jeśli przetwarzasz wiązkę lub kanał na laserze rurowym, nie musisz się martwić o drugą stronę.)
Kolejną kwestią związaną z cięciem rur jest szew spawalniczy. Materiał ten jest formowany na rolkach i spawany ze sobą. Prowadzi to do dwóch kwestii, którymi zazwyczaj należy się zająć:
Podczas cięcia laserowego należy uwzględnić położenie spoiny rury. Szew spawalniczy nie może kolidować ze szpilkami lub otworami, a w zastosowaniach estetycznych, takich jak meble, szwy spawalnicze muszą być jak najbardziej ukryte. W konwencjonalnym systemie cięcia laserowego rur czujnik optyczny skanuje rurę w poszukiwaniu spoiny. Często rury są pokryte olejem lub rdzą, a spoina może być trudna do odróżnienia od innych obszarów powierzchni zawierających zanieczyszczenia. Na stali nierdzewnej lub ocynkowanej szew spawalniczy może być widoczny tylko od wewnątrz. To skłoniło niektórych producentów do wbudowania w swoje systemy kamer, które umożliwiają maszynom skanowanie nie tylko zewnętrznej strony rury, ale także jej wnętrza. Dzięki temu maszyna może wykryć zasłonięty szew spawalniczy i prawidłowo ustawić względem niego części.
Szwy spawalnicze mają również inny skład i są wycięte inaczej niż reszta rury. Tradycyjnie operatorzy musieli zwalniać lub zwiększać moc podczas wszystkich operacji wykonywanych na rurze, aby uwzględnić szew spawalniczy. Obecnie niektórzy producenci OEM opracowali technologię i parametry sterowania, aby umożliwić maszynie wyodrębnienie szwu spawalniczego i dostosowanie tylko tych sekcji. Dzięki temu maszyna może przetwarzać te części w najszybszy sposób. Sterowanie automatycznie dostosowuje moc, częstotliwość i cykl pracy, gdy laser przechodzi przez rurę i jej spoinę. Operator nie musi tworzyć idealnych parametrów; może skupić się na wprowadzaniu i wyjmowaniu materiału z maszyny.
Nic nie jest idealne w przypadku cięcia laserowego rur
Pamiętaj, że nie ma czegoś takiego jak idealna tuba. Mają kokardki. Szwy spawalnicze mogą wystawać nie tylko na zewnątrz, ale także do wnętrza rury. Konsekwentne i szybkie przetwarzanie tego materiału jest prawdziwym wyzwaniem, gdy występują takie niespójności w poszczególnych seriach produktów.
Wyobraź sobie, że musisz umieścić otwór przelotowy na środku rury. Musi być wyśrodkowany względem rzeczywistego wymiaru, a nie tylko jednej strony rury. Jeśli rura jest wygięta, to komplikuje sprawę. Takie jest życie w produkcji rur.
Jak to rekompensujesz? Tradycyjnie zejdziecie i dotkniecie twarzy czujnikiem, który zaznaczy punkt styku. Następnie rurkę obraca się i dotyka przeciwnej strony rurki. Daje to kontroli wyobrażenie o tym, jak wygięta jest rura. Ta metoda jest dokładna i może zapewnić, że otwory przelotowe będą odpowiednie dla danego zastosowania. Należy jednak pamiętać, że za każdym razem, gdy następuje obrót rury, zmniejsza się możliwość zapewnienia bardzo wysokich tolerancji.
Innym czynnikiem, o którym należy pamiętać, jest to, że tradycyjna metoda sprawdzania wygięć i skrętów rury może zająć od pięciu do siedmiu sekund, zanim rozpocznie się cięcie. W przypadku tradycyjnych metod wykrywania dotyku należy zrezygnować z wydajności na rzecz dokładności. Ponownie, w dobie cięcia laserem światłowodowym może się to wydawać wiecznością, ale praca z rurą nie jest tak prosta jak praca z blachą.
Aby wypełnić lukę czasową w zakresie kontroli rur, niektórzy producenci maszyn używają do tych kontroli kamer. Redukują kontrolę jakości do około pół sekundy, a także zmniejszają liczbę wymaganych obrotów. Dzięki temu maszyna może zachować produktywność i dokładność.
Rzeczywistość jest taka, że dział zakupów zawsze będzie wybierał tańszą opcję. Oznacza to, że rura wychodząca z fabryki w jednym tygodniu prawdopodobnie nie będzie taka sama w następnym. Wytwórca musi nauczyć się zarządzać tą różnorodnością.