Lázertechnológia

Kivágás? Gondoljon rá úgy, mint egy erős bélyegző használatára, amellyel alakzatokat vágunk ki fémlemezből.

Lézeres vágás? Egy extrém koncentrált fényalkalmazást használ, amely rendkívül pontosan vágja szét a fémeket. A megfelelő vágási módszer kiválasztása elengedhetetlen az Ön vállalkozása számára.

Mi a kivágás?

A kivágás szabályozott mechanikus erőt használ a lemezanyagból történő anyageltávolításhoz. Egy kivágó sajtó keményített acélbélyeget hajt, amely nagy sebességgel átdöfi a munkadarabot. Ez az eljárás másodpercek alatt tiszta lyukakat, hornyokat és összetett alakzatokat hozhat létre.

A modern kivágó sajtók hidraulikus vagy mechanikus rendszereket alkalmaznak. A felső bélyeg (kivágó) lefelé mozog az anyagon keresztül, míg az alsó bélyeg (kivágólemez) támasztja a munkadarabot. Az anyagelválasztás akkor következik be, amikor a kivágó a lemez vastagságának körülbelül 30%-áig vagy 40%-áig behatol.

A kivágó sajtók különböző kialakításban érhetők el, egyszerű egyállomásos kivitelben egészen összetett toronyrendszerig. A toronysajtók automatikusan forgathatják a több szerszámot, lehetővé téve a gyors mintázat létrehozását kézi bélyegcsere nélkül. A CNC-vezérlő rendszer pontosan pozícionálja a munkadarabot, biztosítva az ismétlődő pontosságot.

Hogyan működik a kivágás?

A kivágási folyamat során a gép rendszeresen anyagot távolít el nyírórendszer segítségével. Egy kezelő a fémlapot a sajtolóasztalra helyezi, és igazítja az illesztőrendszerhez. Az ütőszerszám vezérelt sebességgel süllyed le, általában percenként 100 és 500 ütés között.

A kivágási folyamat három különböző szakaszban történik:

Behatolási szakasz: az ütőszerszám érintkezik az anyaggal, és elkezd belemenni.

Nyírási szakasz: az anyag eltörik, amikor az ütőszerszám kritikus mélységet ér el.

Leválasztási szakasz: az ütőszerszám visszahúzódik, miközben egy leválasztólemez megakadályozza, hogy az anyag ráragadjon.

A szerszám kiválasztása határozza meg a lyuk minőségét és a gyártási hatékonyságot. Jól karbantartott, éles szerszámok tiszta, minimális burkolattal rendelkező lyukakat hoznak létre. A kihajtó rés rései (az ütőszerszám és a kihajtó közötti rés) illeszkedniük kell az anyag vastagságához és típusához az optimális eredmény érdekében.

Mik a kivágás előnyei?

A kivágás számos előnnyel jár, ami bizonyos megmunkálási feladatok esetén a legjobb választássá teszi. Főbb előnyök:

• Magas sebesség: A modern kivágó sajtok, mint például a torony alakú kivágó sajtok, percenként 500–1000 lyukat tudnak feldolgozni – jelentősen gyorsabban, mint a lézeres vágás –, lehetővé téve nagy mennyiségű alkatrész gyors előállítását.

• Költséghatékonyság nagy darabszámoknál: A kivágás nagy sorozatgyártás esetén rendkívül költséghatékony. Az elsődleges szerszámgyártási költség után az alkatrészenkénti költség igen alacsony. Emellett csak a szükséges fémet távolítja el, így minimalizálja az anyagpazarlást.

• Alakítás sokoldalúsága: A kivágás nemcsak lyukak készítésére korlátozódik. Egyetlen lépésben dudorokat, rácsos elemeket, domborított mintákat és egyéb alakított geometriákat is létrehozhat. Néhány szerszám egyszerre több műveletet is végezhet, csökkentve ezzel a feldolgozási időt.

• Állandóság és ismételhetőség: Minden alkatrész azonos. Mivel mechanikai erőt használ, hőt nem termel, így a fém belső szerkezetében nincsenek hő okozta változások. Könnyedén képes tartani az alkatrész geometriát ±0,002 hüvelyeken belül.

Mik a kivágás hátrányai?

Annak ellenére, hogy számos előnye van, a kivágásnak vannak korlátai is, amelyeket figyelembe kell venni:

• Magas kezdeti szerszámköltség: A kivágó szerszámok költségesek lehetnek. Az egyedi mintákhoz használt sablonok mérettől és bonyolultságtól függően 500 és 5000 USD közötti árba kerülhetnek. Kis sorozatgyártás esetén ezeknek a magas költségeknek a megtérülése nehéz lehet.

• Anyagi korlátozások: A kivágás nem minden anyag esetében alkalmas. Általában 0,010 és 0,500 hüvelyk vastagságú lemezekkel dolgozik, az anyag keménységétől függően. A nagyon kemény fémekhez speciális berendezésre vagy más vágási módszerekre lehet szükség.

• Élsimítás minőségének változékonysága: A bélyegzett fém élei nem mindig simák. A végeredmény függ a fém típusától és a szerszám állapotától. Egyes fémek durva vagy repedezett élekkel rendelkezhetnek, amelyek további műveleteket, például csavar eltávolítást igényelhetnek.

• Geometriai korlátok: A kivágás méretkorlátozásokkal rendelkezik. Nagyon kis lyukak, amelyek aránytalanul kicsik a anyagvastagsághoz képest, nem valósíthatók meg. Összetett alakzatok vagy finom ívek létrehozása drága progresszív kivágó sablonokat vagy több feldolgozási lépést igényelhet.

Mi az a laser vágás?

A lézeres vágás egy erősen koncentrált fényalkalmazást használ, amely olvasztja, égeti vagy elpárologtatja az anyagot egy előre meghatározott vágási útvonal mentén. A lézersugár rendkívül pontosan fókuszálható, lehetővé téve a nagy pontosságú vágásokat, bár ennek következtében kis hőhatású zóna (HAZ) keletkezik a közvetlen környezetben.

A CO2 lézereket gyakran használják lemezacél vágására, 10,6 mikronos hullámhosszon infravörös fényt bocsátva ki. Ugyanakkor a szálas lézerek egyre népszerűbbek a jobb vágási teljesítmény és magasabb energiahatékonyság miatt.

A vágási folyamat több egyidejű műveletet foglal magában. A lézer felmelegíti a fémet, amíg az meg nem olvad vagy el nem párolog. Ezt követően egy segédgáz, például oxigén, nitrogén vagy levegő eltávolítja az olvadt anyagot a vágási résből. A CNC gépezet a lézerfejet egy digitális terv által meghatározott pontos pályán mozgatja.

A lézervágás akár 0,005 inch vastagságú lemezeket is képes kezelni egészen 6 inch vastagságig, a lézer teljesítményétől és az anyag típusától függően.

A lézervágási folyamat megértése

A lézervágás egy számítógéppel támogatott tervezési (CAD) fájl elkészítésével kezdődik. A beágyazó szoftver optimalizálja a darabok elhelyezkedését a lemezen a hulladék minimalizálása érdekében. A CNC programozás ezután a geometriát gép által olvasható utasításokká alakítja.

A sugárszállító rendszer a lézersugarat a forrásból a vágófejhez továbbítja. Optikai kábelek vagy tükrök irányítják a sugarat, miközben megtartják a fókuszálást. Egy fókuszáló lencse koncentrálja az energiát általában 0,006 és 0,012 inch átmérőjű ponttá.

A mozgási rendszer extrém pontossággal pozícionálja a vágófejet. A lineáris motorok vagy szervohajtások ±0,001 hüvelyknyi pozícionálási pontosságot érnek el. A többtengelyes szinkronizált mozgás lehetővé teszi összetett kontúrok nagy sebességű vágását.

A folyamatfigyelés biztosítja az állandó vágási minőséget. Szenzorok érzékelik a áthatolási pontokat, figyelik az asszisztgáz nyomását, és követik a sugár irányítását. Az automatikus magasságszabályozás fenntartja az optimális fókuszpontot a anyag felületéhez képest.

Mi a laser-vágás előnyei?

A lézervágás kiváló pontosságáról és tiszta eredményeiről ismert, számos előnnyel jár a modern gyártásban:

• Magas pontosság és reprodukálhatóság: A lézervágás szigorú tűréshatárokat ér el, általában kb. ±0,002 hüvelyk, minimális ferdeséggel. Különösen pontos, bonyolult alakzatokat készíthet anélkül, hogy drága fizikai szerszámokra lenne szükség.

• Tervezési rugalmasság és gyors átállás: A tervezési változtatásokat egyszerűen a gép programjának frissítésével lehet végrehajtani, gyakran néhány percen belül. Ez ideálissá teszi a lézeres vágást prototípuskészítéshez és közepes vagy kisebb sorozatgyártáshoz.

• Anyagok sokfélesége: A lézeres gépek széles körű anyagokat tudnak vágni, beleértve fémeket, műanyagokat, kerámiákat és kompozitokat. Magas minőségű eredményt nyújtanak vékony és vastag acéllemezek esetén egyaránt.

• Kiváló élsimítás: Az élek általában nagyon simák, gyakran elhagyható a további utómunka. Megfelelő beállítások mellett a vágások egyenesek és tiszták, kis hőhatású zónával.

• Nincs szerszámkopás: Mivel a lézersugár nem érintkezik fizikailag az anyaggal, nincs szerszámkopás. Ez megszünteti a bélyegző- és kivágószett cseréjével járó költségeket és leállásokat.

Mik a lézeres vágás fő hátrányai?

Bár pontosságáról ismert, a lézeres vágásnak vannak hátrányai is, amelyek hatással lehetnek a gyártási időre, költségekre és az anyagválasztásra:

• Lassabb egyszerű alakzatoknál: A lézeres vágás általában lassabb, mint a kivágás egyszerű alakzatok és szabványos lyukak előállításánál. Összetett tervek esetén, amelyek többszöri áthaladást igényelnek, az összesített sebesség csökken, ami problémát jelenthet nagy volumenű gyártásnál, ahol szoros határidők vannak.

• Magas üzemeltetési költségek: A lézervágók magas energiafogyasztással és rendszeres karbantartással járnak. Az alkatrészek, mint például a lézercsövek, lencsék és tükrök elhasználódnak, és cserére szorulnak. Az oxigén vagy nitrogén segédgázok költsége is hozzájárul az üzemeltetési kiadásokhoz.

• Anyag- és vastagsági korlátozások: A vágási képesség az anyag típusától és vastagságától függ, amely a lézerteljesítménytől függ. A tükröző anyagok, mint a réz és az alumínium nehezen vághatók. A nagyon vastag szakaszok többszöri áthaladást vagy speciális berendezést igényelhetnek.

• Hőhatású Zóna (HAZ): A vágás során fellépő hőterhelés megváltoztathatja a vágási él közelében lévő anyagmetallurgiai tulajdonságait, ami potenciálisan befolyásolhatja az alkatrész teljesítményét. Egyes alkalmazások esetében szükség lehet utófeldolgozásra a HAZ kezelése érdekében.

Mi a különbség a kivágás és a lézeres vágás között?

A fő különbség abban rejlik, hogy az anyagot hogyan távolítják el, és hogy milyen jellemzőkkel rendelkezik az eredményként kapott vágás.

A kivágás nagy mechanikai erőt használ az anyag lefejtésére. Ez egy jellegzetes élt hoz létre, amely sima (levágott) és érdes (törött) területekből áll. A kivágott darab (slug) teljesen kiesik a fő lemezből.

A lézeres vágás ezzel szemben hőenergiát használ az anyag eltávolítására. A lézer megolvasztja vagy elpárologtatja a fém anyagot a vágási vonal mentén, sima, keskeny részt hozva létre, amelyet „vágási résnek” (kerf) nevezünk, és hőhatású élt hagy maga után. Ellentétben a kivágással, a lézer folyamatosan távolítja el az anyagot, lehetővé téve igen összetett formák kialakítását, amelyek kivágással nem valósíthatók meg.

Lyukasztás és lézeres vágás összehasonlító táblázata:

Gyártási szempontból a kivágás kiválóan alkalmas lyukak és egyszerű alakzatok nagy sebességű előállítására, míg a lézeres vágás szuperiort biztosít összetett kontúrok és finom részletek esetén a geometriai rugalmasságban.

Hogyan Válassz: Kivágás vagy Lézeres Vágás?

A kivágás és a lézeres vágás közötti választás a projektkövetelményektől függ. A mennyiség, a geometriai bonyolultság, az anyagtípus és az összes költség mind jelentős szerepet játszik.

1. A Gyártási Mennyiség Alapján

Nagy sorozatgyártás (1000 darab felett) esetén a kivágás gyakran jobb választás, mivel gyorsabb és alacsonyabb darabköltséggel jár. Tervek tesztelése vagy kis sorozatok esetén a lézeres vágás rugalmasabb és költséghatékonyabb, mivel elkerüli a magas szerszámköltségeket.

2. Az Alkatrész Méretétől és Tervezéstől Függően

Az alkatrész geometriája döntő fontosságú. A kivágás ideális egyszerű lyukakhoz és alapvető alakzatokhoz. Ha az Ön terve összetett kontúrokat, finom részleteket vagy nagyon magas pontosságot igényel, akkor a lézeres vágás a felülmúló lehetőség.

3. Az anyag típusa alapján

Mindkét módszer jól alkalmazható vékonylemez-fémeknél (0,125 hüvelyk alatt). Vastagabb anyagok esetén általában a lézeres vágás teljesít jobban. Ügyeljen olyan erősen tükröző fémeknél, mint a réz vagy a nyers alumínium, mivel ezek kihívásokat jelenthetnek a lézeres vágóknak.

4. Költség és hatékonyság alapján

A legjobb érték megtalálásához vegye figyelembe a teljes költséget – nemcsak a gép időt. A kivágáshoz drága egyedi szerszámokra és beállítási időre lehet szükség. A lézeres vágás lassabb lehet darabonként, de gyakran kevesebb másodlagos műveletet igényel. A jobb választás attól függ, milyen konkrét termelési igényei vannak.

A kivágás ideális nagy mennyiségű, egyszerű alakú alkatrész előállításához. Gyors és alacsony darabköltséggel jár, különösen egyszerű geometriák, például körök vagy négyzetek esetén. A lézeres vágás nagyobb, összetettebb alakzatokhoz alkalmasabb, akár kisebb mennyiségek esetén is. Nagyobb pontosságot és rugalmasságot kínál, bár enyhén magasabb darabköltséggel.

A legjobb megoldás végül is attól függ, hogy hány alkatrészre van szükség, a tervezési bonyolultságtól és a költségvetéstől. Sok okos gyártó mindkét módszert alkalmazza, és minden konkrét feladathoz a legmegfelelőbb eljárást választja. A préselés és a lézeres vágás kombinálása gyakran eredményezheti a legjobb végeredményt.