Lasersko rezanje i rezanje vodenim mlazom: kombinacija dvije sjajne tehnologije? Ili su najbolje kada rade same? Kao i uvijek, odgovor ovisi o tome koji su poslovi u pogonu, kojim se materijalima najčešće rukuje, razini vještine operatera, i u konačnici proračun raspoložive opreme.
Prema istraživanju glavnih dobavljača svakog sustava, kratki odgovor je da su vodeni mlaznice jeftinije i svestranije od lasera u pogledu materijala koji se mogu rezati. Od pjene do hrane, vodeni mlaznice pokazuju izvanrednu fleksibilnost. S druge strane S druge strane, laseri nude neusporedivu brzinu i preciznost pri proizvodnji velikih količina tanjih metala debljine do 1 inča (25,4 mm).
Što se tiče operativnih troškova, sustavi s vodenim mlazom troše abrazivni materijal i zahtijevaju modifikacije pumpe. Vlaknasti laseri imaju veće početne troškove, ali niže operativne troškove od svojih starijih CO2 rođaka;također mogu zahtijevati više obuke rukovatelja (iako moderna upravljačka sučelja skraćuju krivulju učenja). Daleko najčešće korišteni abraziv vodenim mlazom je granat. U rijetkim slučajevima kada se koriste abrazivne tvari poput aluminijeva oksida, cijev za miješanje i mlaznica će se više istrošiti .Kod granata, komponente vodenim mlazom mogu rezati 125 sati;s glinicom mogu trajati samo oko 30 sati.
U konačnici, dvije tehnologije treba promatrati kao komplementarne, kaže Dustin Diehl, voditelj proizvoda za laserski odjel Amada America Inc. u Buena Parku, Kalifornija.
"Kada kupci imaju obje tehnologije, imaju veliku fleksibilnost u licitiranju", objasnio je Diehl. "Mogu licitirati za bilo koju vrstu posla jer imaju ova dva različita, ali slična alata i mogu licitirati za cijeli projekt."
Na primjer, kupac Amade s dva sustava izvodi zatvaranje na laseru. „Odmah pokraj preše je izolacija otporna na toplinu koja reže vodenim mlazom,” kaže Diehl. „Kada je ploča savijena, stavljaju izolaciju, savijaju ponovno i napravite porub ili brtvljenje.To je zgodna mala pokretna traka.”
U drugim slučajevima, nastavio je Diehl, trgovine su rekle da žele kupiti sustav za lasersko rezanje, ali nisu mislile da preuzimaju puno posla kako bi opravdale trošak.”Ako izrađujete stotinu dijelova, a potrebno je cijelo dan, natjerat ćemo ih da pogledaju laser.Nanošenje lima možemo obaviti za nekoliko minuta umjesto sati.”
Tim Holcomb, stručnjak za aplikacije u OMAX Corp. Kent, Washington, koji vodi trgovinu s oko 14 lasera i vodenim mlazom, prisjeća se da je vidio sliku koju je vidio prije mnogo godina u tvrtki koja je koristila lasere, vodene mlaznice i žičanu EDM.poster. Poster prikazuje najbolje materijale i debljine koje svaka vrsta stroja može podnijeti – popis vodenih mlaznica nadmašuje ostale.
Naposljetku, "Vidim lasere koji se pokušavaju natjecati u svijetu vodenog mlaznog mlaza i obrnuto, i neće pobijediti izvan svojih polja", objašnjava Holcomb. Također je primijetio da, budući da je vodeni mlaz sustav hladnog rezanja, "možemo iskoristite više medicinskih ili obrambenih primjena jer nemamo zonu utjecaja topline (HAZ) — mi smo tehnologija mikromlaznica.Minijet mlaznica i mikrojet rezanje "Stvarno nam je krenulo."
Dok laseri dominiraju rezanjem blagog crnog čelika, tehnologija vodenog mlaza je "zaista švicarski vojni nož u industriji alatnih strojeva", tvrdi Tim Fabian, potpredsjednik marketinga i upravljanja proizvodima u Flow International Corp. u Kentu, Washington. Član Shapea Technology Group. Njegovi klijenti uključuju Joe Gibbs Racing.
"Ako bolje razmislite, proizvođač trkaćih automobila poput Joe Gibbs Racinga ima manje pristupa laserskim strojevima jer oni često režu ograničen broj dijelova od mnogo različitih materijala, uključujući titan, aluminij i karbonska vlakna", objasnio je Fabian Road. "Jedan od potreba koje su nam objasnili je da stroj koji koriste mora biti vrlo jednostavan za programiranje.Ponekad operater može izraditi dio od ¼” [6,35 mm] aluminija i montirati ga na trkaći automobil, ali onda odluči da bi dio trebao biti izrađen od titana, deblje ploče od karbonskih vlakana ili tanje aluminijske ploče. ”
Na tradicionalnom CNC obradnom centru, nastavio je, "ove su promjene značajne."Pokušaj mijenjanja zupčanika od materijala do materijala i od dijela do dijela znači promjenu glava rezača, brzine vretena, posmaka i programa.
"Jedna od stvari zbog kojih su nas stvarno potaknuli da koristimo vodeni mlaz bilo je stvaranje biblioteke različitih materijala koje su koristili, tako da su sve što su trebali učiniti bilo izvršiti nekoliko klikova mišem i prebaciti ih s ¼" aluminija na ½" [12.7 mm] karbonskih vlakana,” nastavio je Fabian.”Još jedan klik, prelaze s ½” karbonskih vlakana na 1/8” [3,18 mm] titan.”Joe Gibbs Racing “koristi puno egzotičnih legura i stvari koje obično ne viđate da koriste redoviti kupci.Tako smo puno vremena proveli radeći s njima na stvaranju knjižnica s ovim naprednim materijalima.Sa stotinama materijala u našoj bazi podataka, postoji jednostavan postupak za klijente da dodaju svoje jedinstvene materijale i dalje prošire ovu bazu podataka.”
Još jedan vrhunski korisnik Flow vodenog mlaza je SpaceX Elona Muska. "Imamo dosta strojeva u SpaceXu za izradu dijelova za raketne brodove", rekao je Fabian. Još jedan proizvođač istraživanja svemira, Blue Origin, također koristi Flow stroj."Oni 'ne zarađivati 10.000 ni od čega;prave jednog od njih, njih pet, njih četiri.”
Za tipičnu trgovinu, "Kad god imate posao i treba vam 5000 ¼" nečega izrađenog od čelika, laser će biti teško nadmašiti," ističe Fabian."Ali ako su vam potrebna dva čelična dijela, tri aluminijska dijela ili četiri najlonska dijela, vjerojatno ne biste razmišljali o korištenju lasera umjesto vodenog mlaza. S vodenim mlazom možete rezati bilo koji materijal, od tankog čelika do 6" do 8 inča [15,24 do 20,32 cm] debelog metala.
Sa svojim odjelima za lasere i alatne strojeve, Trumpf ima jasno uporište u laserskom i konvencionalnom CNC-u.
U uskom prozoru gdje se vodeni mlaz i laser najvjerojatnije preklapaju - debljina metala je nešto više od 1 inča [25,4 mm] - vodeni mlaz zadržava oštar rub.
"Za vrlo, vrlo debele metale - 1,5 inča [38,1 mm] ili više - ne samo da vam vodeni mlaz može dati bolju kvalitetu, nego laser možda neće moći obraditi metal", rekao je Brett Thompson, upravitelj laserske tehnologije i prodaje Savjetovanje . Nakon toga, razlika je jasna: nemetali će se vjerojatno obrađivati vodenim mlazom, dok je za bilo koji metal debljine 1 inča ili tanji” laser jednostavan. Lasersko rezanje puno je brže, posebno kod tanjih i/ili tvrđe materijale – na primjer, nehrđajući čelik u usporedbi s aluminijem.”
Za završnu obradu dijelova, posebno kvalitetu rubova, kako materijal postaje deblji i unos topline postaje čimbenik, vodeni mlaz opet dobiva prednost.
“Ovdje bi vodeni mlaz mogao imati prednost,” priznao je Thompson. “Raspon debljina i materijala premašuje onaj lasera s manjom zonom utjecaja topline.Iako je proces sporiji od lasera, vodeni mlaz također pruža stalno dobru kvalitetu rubova.Također imate tendenciju da dobijete vrlo dobru pravokutnost kada koristite vodeni mlaz — ravnomjernu debljinu u inčima, bez ikakvih neravnina.”
Thompson je dodao da je prednost automatizacije u smislu integracije u proširene proizvodne linije laser.
„S laserom je moguća potpuna integracija: učitavanje materijala s jedne strane, a izlaz s druge strane integriranog sustava za rezanje i savijanje, i dobivate gotov izrezan i savijen dio.U ovom slučaju vodeni mlaz još uvijek može biti loš izbor – čak i uz dobar sustav upravljanja materijalom – jer se dijelovi režu mnogo sporije i očito se morate nositi s vodom.”
Thompson tvrdi da su laseri jeftiniji za rukovanje i održavanje jer je "potrošni materijal koji se koristi relativno ograničen, posebice laseri s vlaknima".Međutim, “ukupni neizravni trošak vodenih mlaznica vjerojatno će biti manji zbog manje snage i relativne jednostavnosti stroja.To zapravo ovisi o tome koliko su dva uređaja dobro dizajnirana i održavana.”
On se prisjeća da je, kada je OMAX-ov Holcomb vodio trgovinu 1990-ih, "Kad god sam imao dio ili nacrt na svom stolu, moja početna pomisao bila, 'Mogu li to učiniti na laseru?'" Ali prije nego što sam shvatio Prije, bili smo dobivanje sve više i više projekata posvećenih vodenim mlaznicama. To su deblji materijali i određene vrste dijelova, ne možemo doći u vrlo tijesan kut zbog zone utjecaja topline lasera;puše iz ugla, pa bismo bili skloni vodenim mlazovima – čak i ono što laseri obično rade. Isto vrijedi i za debljinu materijala.”
Dok su pojedinačni listovi brži na laseru, listovi naslagani u četiri sloja brži su na vodenom mlaznicu.
"Kada bih izrezao krug od 3" x 1" [76,2 x 25,4 mm] od 1/4" [6,35 mm] mekog čelika, vjerojatno bih više volio laser zbog njegove brzine i točnosti.Završna obrada – bočno izrezana kontura – bit će više nalik staklenoj završnici, vrlo glatka.”
Ali da bi laser radio na ovoj razini preciznosti, dodao je, “morate biti stručnjak za frekvenciju i snagu.Vrlo smo dobri u tome, ali morate ga vrlo čvrsto birati;s vodenim mlazovima, prvi put, Prvi pokušaj.Sada svi naši strojevi imaju ugrađen CAD sustav. Mogu dizajnirati dio izravno na stroju.”Ovo je odlično za izradu prototipova, dodaje. "Mogu programirati izravno na vodenom mlazu, što olakšava promjenu debljine materijala i postavki."Postavke posla i prijelazi su „usporedivi;Vidio sam neke prijelaze za vodene mlaznice koji su vrlo slični laserima.”
Sada, za manje poslove, izradu prototipa ili obrazovnu upotrebu – čak i za hobi trgovinu ili garažu – OMAX-ov ProtoMAX dolazi s pumpom i stolom za kotače za jednostavno premještanje. Materijal izratka je potopljen pod vodu radi tihog rezanja.
Što se tiče održavanja, "obično mogu osposobiti nekoga s vodenim mlazom za dan ili dva i vrlo brzo ga poslati na teren", tvrdi Holcomb.
OMAX-ove EnduroMAX pumpe dizajnirane su za smanjenje potrošnje vode i omogućavaju brzu ponovnu izgradnju. Trenutna verzija ima tri dinamičke brtve.” I dalje govorim ljudima da budu oprezni pri održavanju bilo koje pumpe, ne samo moje.To je visokotlačna pumpa, stoga odvojite vrijeme i prođite odgovarajuću obuku.”
"Vodeni mlaznice izvrsna su odskočna daska za izradu i proizvodnju, a možda će vaš sljedeći korak biti laser", predlaže. "Omogućuje ljudima rezanje dijelova.I presice su prilično pristupačne, pa ih mogu rezati i savijati.U proizvodnom okruženju možda ćete biti skloni korištenju lasera.”
Dok vlaknasti laseri nude fleksibilnost za rezanje materijala koji nisu čelik (bakar, mjed, titan), vodeni mlaz može rezati brtvene materijale i plastiku zbog nedostatka ZUT-a.
Upravljanje trenutnom generacijom sustava za lasersko rezanje s vlaknima "sada je vrlo intuitivno, a mjesto proizvodnje može se odrediti programom", rekao je Diehl. "Operater samo učita izradak i pritisne start.Ja sam iz trgovine i u eri CO2 optika počinje stariti i propadati, kvaliteta rezanja trpi, a ako možete dijagnosticirati te probleme, smatrate se izvrsnim operaterom.Današnji fiber sustavi su rezači za kekse, nemaju te potrošne materijale, pa se mogu uključiti ili isključiti – rezanje dijelova ili ne.Potrebno je malo vještog operatera.To je rečeno, mislim da će prijelaz s vodenog mlaza na laser biti gladak i lak.”
Diehl procjenjuje da tipični optički laserski sustav može raditi 2 do 3 USD po satu, dok vodeni mlaznici rade oko 50 do 75 USD po satu, uzimajući u obzir potrošnju abraziva (npr. granat) i planirane rekonstrukcije pumpe.
Kako kilovatna snaga laserskih sustava za rezanje nastavlja rasti, oni sve više postaju alternativa vodenim mlazovima u materijalima kao što je aluminij.
"U prošlosti, kada bi se koristio debeli aluminij, vodeni mlaz bi imao prednost", objašnjava Diehl. "Laser nema mogućnost proći kroz nešto poput aluminija od 1 inča. U svijetu lasera nismo U tom svijetu nećemo dugo zajebavati, ali sada s optičkim vlaknima veće snage i napretkom laserske tehnologije, aluminij od 1 inča više nije problem.Ako ste radili usporedbu troškova, za početno ulaganje u stroj vodeni mlaznice mogu biti jeftinije.Dijelova izrezanih laserom može biti 10 puta više, ali morate biti u ovom okruženju velike količine da biste povećali troškove.Kako radite s više mješovitih dijelova male količine, možda će postojati neke prednosti mlaznice vodom, ali svakako ne u proizvodnom okruženju.Ako se nalazite u bilo kojem tipu okruženja u kojem trebate pokrenuti stotine ili tisuće dijelova, to nije aplikacija za vodeni mlaz.”
Ilustrirajući povećanje dostupne laserske snage, Amadina ENSIS tehnologija povećala se s 2 kW na 12 kW kada je lansirana 2013. Na drugom kraju ljestvice, Amadin VENTIS stroj (predstavljen na Fabtechu 2019.) omogućuje širi raspon obrade materijala snopom koji se kreće duž promjera mlaznice.
„Možemo izvoditi različite tehnike pomicanjem naprijed-natrag, gore-dolje, sa strane na stranu ili osmicom,” rekao je Diehl o VENTIS-u. „Jedna od stvari koje smo naučili iz ENSIS tehnologije je da svaki materijal ima slatku mjesto – način na koji voli rezati.To radimo pomoću različitih vrsta uzoraka i oblikovanja greda.S VENTISOM, mi ide naprijed-nazad gotovo kao pila;dok se glava pomiče, zraka se pomiče naprijed-natrag, tako da dobivate vrlo glatke pruge, izvrsnu kvalitetu rubova, a ponekad i brzinu."
Poput OMAX-ovog malog ProtoMAX waterjet sustava, Amada priprema "sustav vlakana vrlo malog otiska" za male radionice ili "radionice za istraživanje i razvoj prototipa" koje ne žele provaliti u svoj proizvodni odjel kada trebaju napraviti samo nekoliko prototipova. ”
Vrijeme objave: 9. veljače 2022