Aluminium laserskærer

Laserskæring og vandstråleskæring: To fantastiske teknologier, der kombinerer? Eller er de bedst, når de er alene? Som altid afhænger svaret af, hvilke job der er på værkstedet, hvilke materialer der oftest håndteres, operatørernes færdighedsniveau, og i sidste ende det tilgængelige udstyrsbudget.
Ifølge en undersøgelse blandt de store leverandører af hvert system er det korte svar, at vandstråler er billigere og mere alsidige end lasere med hensyn til materialer, der kan skæres. Fra skum til mad udviser vandstråler ekstraordinær fleksibilitet. På den anden side hånd, lasere tilbyder uovertruffen hastighed og præcision, når de producerer store mængder tyndere metaller op til 1 tomme (25,4 mm) tykke.
Med hensyn til driftsomkostninger bruger vandstrålesystemer slibende materiale og kræver pumpemodifikationer. Fiberlasere har højere startomkostninger, men lavere driftsomkostninger end deres ældre CO2-fætre;de kan også kræve mere operatørtræning (selvom moderne kontrolgrænseflader forkorter indlæringskurven). Langt det mest almindeligt anvendte vandstråleslibemiddel er granat. I sjældne tilfælde, når der bruges mere slibende stoffer som aluminiumoxid, vil blanderøret og dysen opleve mere slid .Med granat kan vandstrålekomponenter skære i 125 timer;med aluminiumoxid holder de måske kun omkring 30 timer.
I sidste ende skal de to teknologier ses som komplementære, siger Dustin Diehl, produktchef for laserdivisionen af ​​Amada America Inc. i Buena Park, Californien.
"Når kunder har begge teknologier, har de en masse fleksibilitet i at byde," forklarede Diehl. "De kan byde på enhver form for arbejde, fordi de har disse to forskellige, men ens værktøjer og kan byde på hele projektet."
For eksempel udfører en Amada-kunde med to systemer blanking på en laser. "Lige ved siden af ​​kantpressen er der en vandstråleskærende varmebestandig isolering," siger Diehl. det igen og gør opsømningen eller forseglingen.Det er et pænt lille samlebånd.”
I andre tilfælde, fortsatte Diehl, sagde butikker, at de ønskede at købe et laserskæresystem, men mente ikke, at de påtog sig en masse arbejde for at retfærdiggøre udgifterne.” Hvis du laver hundrede dele, og det tager en helhed dag, får vi dem til at se på laseren.Vi kan påføre metalplader på få minutter i stedet for timer."
Tim Holcomb, applikationsspecialist hos OMAX Corp. Kent, Washington, der driver en butik med omkring 14 lasere og en vandstråle, husker, at han så et billede, han så for år tilbage hos en virksomhed, der bruger lasere, vandstråler og wire EDM.plakat. Plakaten angiver de bedste materialer og tykkelser, hver type maskine kan klare – listen over vandstråler dværger de andre.
I sidste ende, "Jeg ser lasere forsøge at konkurrere i vandstråleverdenen og omvendt, og de kommer ikke til at vinde uden for deres respektive felter," forklarer Holcomb. Han bemærkede også, at da vandstråle er et koldskæringssystem, "kan vi drage fordel af flere medicinske eller forsvarsmæssige applikationer, fordi vi ikke har en varmepåvirket zone (HAZ) – vi er mikrojet-teknologi.Minijetdyse og mikrojetskæring" Det tog virkelig fart for os."
Mens lasere dominerer skæring af blødt sort stål, er vandstråleteknologi "virkelig den schweiziske hærkniv i værktøjsmaskineindustrien," hævder Tim Fabian, vicepræsident for marketing og produktstyring hos Flow International Corp. i Kent, Washington. Medlem af Shape Technology Group. Dens kunder omfatter Joe Gibbs Racing.
"Hvis du tænker over det, har en racerbilproducent som Joe Gibbs Racing mindre adgang til lasermaskiner, fordi de ofte skærer et begrænset antal dele fra mange forskellige materialer, herunder titanium, aluminium og kulfiber," forklarede Fabian road. "En af de behov, de forklarede os, var, at den maskine, de brugte, skulle være meget nem at programmere.Nogle gange laver en operatør måske en del af ¼" [6,35 mm] aluminium og monterer den på en racerbil, men beslutter så, at delen skal være lavet af Made of titanium, en tykkere kulfiberplade eller en tyndere aluminiumsplade. ”
På et traditionelt CNC-bearbejdningscenter fortsatte han, "disse ændringer er betydelige."At forsøge at skifte gear fra materiale til materiale og fra del til del betyder at skifte skærehoveder, spindelhastigheder, tilspændingshastigheder og programmer.
"En af de ting, de virkelig pressede os til at bruge vandstråle, var at lave et bibliotek af de forskellige materialer, de brugte, så alt, hvad de skulle gøre, var at udføre et par museklik og få dem til at skifte fra ¼" aluminium til ½" [12.7. mm] kulfiber," fortsatte Fabian."Et klik mere går de fra ½" kulfiber til 1/8" [3,18 mm] titanium."Joe Gibbs Racing "bruger en masse eksotiske legeringer og ting, du normalt ikke ser almindelige kunder bruge.Så vi har brugt meget tid på at arbejde sammen med dem for at skabe biblioteker med disse avancerede materialer.Med hundredvis af materialer i vores database er der en nem proces for kunder at tilføje til deres egne unikke materialer og udvide denne database yderligere.”
En anden avanceret bruger af Flow-vandjet er Elon Musks SpaceX."Vi har en del maskiner hos SpaceX til at lave dele til raketskibe," sagde Fabian. En anden producent af rumfartsudforskning, Blue Origin, bruger også Flow-maskinen. 're gør ikke 10.000 af noget;de laver en af ​​dem, fem af dem, fire af dem."
For den typiske butik: "Hver gang du har et job, og du har brug for 5.000 ¼" af noget lavet af stål, vil en laser være svær at slå," påpeger Fabian."Men hvis du har brug for to ståldele, tre aluminiumsdele fremstillede dele eller fire nylondele, ville du sandsynligvis ikke overveje at bruge en laser i stedet for en vandstråle. Med vandstrålen kan du skære ethvert materiale, fra tyndt stål til 6" til 8" [15,24 til 20,32 cm] tykt metal.
Med sine laser- og værktøjsmaskiner har Trumpf et klart fodfæste inden for laser og konventionel CNC.
I det smalle vindue, hvor vandstrålen og laseren med størst sandsynlighed overlapper hinanden – metaltykkelsen er lidt over 25,4 mm – bevarer vandstrålen en skarp kant.
"For meget, meget tykke metaller - 1,5 tommer [38,1 mm] eller mere - kan en vandstråle ikke kun give dig bedre kvalitet, men en laser er muligvis ikke i stand til at behandle metallet," sagde Brett Thompson, Manager for Laser Technology and Sales Rådgivning .Derefter er forskellen klar: ikke-metaller vil sandsynligvis blive bearbejdet på en vandstråle, mens for ethvert metal, der er 1" tykt eller tyndere," laseren er en no-brainer. Laserskæring er meget hurtigere, især i tyndere og/eller hårdere materialer – for eksempel rustfrit stål sammenlignet med aluminium.”
For delfinish, især kantkvalitet, får vandstrålen igen en fordel, da materialet bliver tykkere og varmetilførslen bliver en faktor.
"Det kan være her, vandstrålen kan have en fordel," indrømmede Thompson. "Rækken af ​​tykkelser og materialer overstiger en laser med en mindre varmepåvirket zone.Selvom processen er langsommere end en laser, giver vandstrålen også en gennemgående god kantkvalitet.Du har også en tendens til at få meget god firkantethed, når du bruger en vandstråle - ens tykkelse i tommer og slet ingen grater."
Thompson tilføjede, at fordelen ved automatisering med hensyn til integration i udvidede produktionslinjer er laseren.
“Med en laser er fuld integration mulig: Indlæs materiale på den ene side og output fra den anden side af det integrerede skære- og bukkesystem, og du får en færdig skåret og bukket del.I dette tilfælde kan vandstrålen stadig være et dårligt valg – selv med et godt materialehåndteringssystem – fordi delene skæres meget langsommere, og du skal naturligvis håndtere vandet.”
Thompson hævder, at lasere er billigere at betjene og vedligeholde, fordi "de anvendte forbrugsstoffer er relativt begrænsede, især fiberlasere."Men "de samlede indirekte omkostninger ved vandstråler vil sandsynligvis være lavere på grund af maskinens lavere effekt og relative enkelhed.Det afhænger virkelig af, hvor godt de to enheder er designet og vedligeholdt."
Han husker, at da OMAX's Holcomb drev en butik i 1990'erne, "hver gang jeg havde en del eller en plan på mit skrivebord, var min første tanke, 'Kan jeg gøre det på en laser?'" Men før jeg vidste det før, var vi at få flere og flere projekter dedikeret til vandstråler. Det er tykkere materialer og visse typer dele, vi kan ikke komme ind i et meget stramt hjørne på grund af laserens varmepåvirkede zone;det blæser ud af hjørnet, så vi ville læne os mod vandstråler – selv hvad lasere plejer at gøre. Det samme gælder for materialetykkelse.”
Mens enkeltark er hurtigere på laseren, er ark stablet i fire lag hurtigere på vandstrålen.
“Hvis jeg skulle skære en 3″ x 1″ [76,2 x 25,4 mm] cirkel af 1/4″ [6,35 mm] blødt stål, ville jeg nok foretrække laseren på grund af dens hastighed og nøjagtighed.Finish - side cut Contour - vil være mere en glaslignende finish, meget glat."
Men for at få en laser til at fungere på dette præcisionsniveau, tilføjede han, "man skal være ekspert i frekvens og kraft.Vi er meget gode til det, men du skal ringe det meget stramt;med vandstråler, for første gang, første forsøg.Nu har alle vores maskiner et CAD-system indbygget. Jeg kan designe en del direkte på maskinen.”Dette er fantastisk til prototyping, tilføjer han. "Jeg kan programmere direkte på vandstrålen, hvilket gør det nemmere at ændre materialetykkelser og indstillinger."Jobindstillingerne og overgangene er "sammenlignelige;Jeg har set nogle overgange for vandstråler, der minder meget om lasere."
Nu, til mindre opgaver, prototyper eller uddannelsesmæssig brug – selv til en hobbybutik eller garage – leveres OMAXs ProtoMAX med et pumpe- og styrebord til nem flytning. Materiale til emnet er nedsænket under vandet for stille skæring.
Med hensyn til vedligeholdelse, "Normalt kan jeg vandjettræne nogen på en dag eller to og sende dem ud i marken meget hurtigt," hævder Holcomb.
OMAXs EnduroMAX-pumper er designet til at reducere vandforbruget og give mulighed for hurtige genopbygninger.Den nuværende version har tre dynamiske forseglinger.” Jeg fortæller stadig folk, at de skal være forsigtige med at vedligeholde enhver pumpe, ikke kun min.Det er en højtrykspumpe, så tag dig god tid og få ordentlig træning.”
"Vandstråler er et fantastisk springbræt til blanking og fremstilling, og måske vil dit næste skridt være en laser," foreslår han. Det lader folk skære dele.Og kantpresserne er ret overkommelige, så de kan skære og bøje dem.I et produktionsmiljø kan du være tilbøjelig til at bruge en laser."
Mens fiberlasere tilbyder fleksibiliteten til at skære i ikke-stål (kobber, messing, titanium), kan vandstråler skære pakningsmaterialer og plastik på grund af manglen på en HAZ.
Betjening af den nuværende generation af fiberlaserskæresystemer "er nu meget intuitiv, og produktionsplaceringen kan bestemmes af programmet," sagde Diehl. "Operatøren indlæser bare emnet og starter.Jeg er fra butikken, og i CO2-æraen begynder optik at ældes og forringes, skærekvaliteten lider, og hvis du kan diagnosticere disse problemer, betragtes du som en fremragende operatør.Nutidens fibersystemer er småkageudstikkere, de har ikke disse forbrugsstoffer, så de kan tændes eller slukkes – skære dele eller ej.Det kræver lidt af en dygtig operatør.Når det er sagt, tror jeg, at overgangen fra vandstråle til laser bliver en jævn og nem en."
Diehl anslår, at et typisk fiberlasersystem kan køre $2 til $3 i timen, mens vandstråler kører omkring $50 til $75 i timen, under hensyntagen til forbrug af slibemidler (f.eks. granat) og planlagte pumpeeftermonteringer.
I takt med at kilowatt-effekten af ​​laserskæresystemer fortsætter med at stige, bliver de i stigende grad et alternativ til vandstråler i materialer som aluminium.
"Tidligere, hvis der blev brugt tykt aluminium, ville vandstrålen have [den] fordel," forklarer Diehl. "Laseren har ikke evnen til at gå igennem noget som 1" aluminium. I laserverdenen gjorde vi' Jeg går ikke op i den verden i meget lang tid, men nu med fiberoptik med højere watt og fremskridt inden for laserteknologi, er 1″ aluminium ikke længere et problem.Hvis du lavede en omkostningssammenligning, for Den første investering i maskinen, kan vandstråler være billigere.Laserskårne dele kan være 10 gange så mange, men du skal være i dette højvolumenmiljø for at øge omkostningerne.Efterhånden som du kører mere blandede dele med lav volumen, kan der være nogle fordele ved vandstråle, men bestemt ikke i et produktionsmiljø.Hvis du er i et hvilket som helst miljø, hvor du har brug for at køre hundredvis eller tusindvis af dele, er det ikke en vandstråleapplikation."
Som illustration af stigningen i tilgængelig lasereffekt er Amadas ENSIS-teknologi steget fra 2 kW til 12 kW, da den blev lanceret i 2013. I den anden ende af skalaen muliggør Amadas VENTIS-maskine (introduceret på Fabtech 2019) en bredere vifte af materialebehandling. med en bjælke, der bevæger sig langs dysens diameter.
"Vi kan udføre forskellige teknikker ved at bevæge os frem og tilbage, op og ned, side til side eller ottetal," sagde Diehl om VENTIS. "En af de ting, vi har lært af ENSIS-teknologien er, at hvert materiale har en sødmefuldhed. plet – en måde, den kan lide at klippe.Det gør vi ved hjælp af forskellige typer mønstre og stråleformning.Med VENTIS går vi frem og tilbage næsten som en sav;Når hovedet bevæger sig, bevæger strålen sig frem og tilbage, så du får meget glatte striber, fantastisk kantkvalitet og nogle gange hastighed."
Ligesom OMAXs lille ProtoMAX-vandjet-system, er Amada ved at forberede et “meget lille fodaftryk fibersystem” til små værksteder eller “R&D prototyping workshops”, der ikke ønsker at bryde ind i deres produktionsafdeling, når de kun skal lave nogle få prototyper.del. ”