Российская Федерация, 620142, г. Екатеринбург, ул. Фрунзе 35А
Инжиниринг для Вас! с Понедельника по Пятницу с 09:00 до 17:00

Какую технологию обработки листового материала выбрать?

Лазерная резка


Начнём разбор основных технологий листообработки со станков лазерной резки.

Принцип работы станков лазерной резки основан на технологии генерирования энергии, последующего её усиления и фокусирования в узкий поток излучения, обладающего достаточной степенью эффективности и мощности для плавления, испарения и/или выдувания необходимого к обработке материала.

Лазер состоит из следующих компонентов:

  • Рабочая среда (Активная среда)
  • Источник энергии (Метод или система накачки)
  • Резонатора (Усилитель, фокусирующий поток энергии)

Для понимания основ технологии лазерной резки разберём её на основе информации, предоставляемой лидером в области лазерных технологий, компании IPG. https://www.ipgphotonics.com

В качестве активной среды используется оптоволокно с полимерной оболочкой выступающей в качестве резонатора, фокусирующего и усиливающего световое излучение. Оптоволокно - это структура, представляющая собой волокна очень малой толщины, состоящих из специального очень прозрачного стеклянного материала.

В качестве источника энергии используются диоды накачки, преобразующие электрическую энергию в световую энергию инфракрасного диапазона.

Источник сфокусированной световой энергии устанавливается на суппорт станка.

Суппорт станка как правило перемещается по порталу, который в свою очередь перемещается по направляющим на станине станка.

Источник энергии перемещается с помощью рабочих органов (суппорт, портал) управляемых с помощью программы и разрезает заготовку.

Описанная компоновка является классической и может приобретать разнообразные технологические изменения, в зависимости от того какая задача стоит перед станком.

Погружаться глубже в принцип действия диодов накачки или оптоволокна нет смысла в рамках нашей статьи, поэтому переходим к преимуществам технологии лазерной резки листового материала и её технологическим ограничениям.

Преимущества и технологические ограничения технологии лазерной резки

Преимущества:

  1. Высочайшая точность реза. Станки лазерной резки обладают очень тонкой струёй. Станки лазерной резки не воздействуют на обрабатываемый материал механически и термически. За счёт этого в обрабатываемом материале отсутствуют механические и термические расширения, что обеспечивает максимально возможную точность детали.
  2. За счёт того, что станки лазерной резки как правило обрабатывают сравнительно тонкие материалы, получается достигать высоких скоростей резания, что в свою очередь положительно сказывается на общей производительности станка.
  3. По технологии лазерной резки возможно резать высокопрочные сплавы металлов
  4. Технология лазерной резки позволяет обрабатывать широчайший спектр листовых материалов, например особую популярность технология получила для раскроя дерева, кожи, бумаги, пластика и других неметаллов.
Технологические ограничения:
  1. Главным технологическим ограничением технологии лазерной резки листового материала является сравнительно малая толщина реза. Например толщина реза стального листа не превышает 45 миллиметров, что не позволяет использовать станки лазерной резки например для раскроя некоторых изделий Судостроительной отрасли промышленности.

Гидроабразивная резка

Принцип действия станков гидроабразивной резки проще к пониманию, но не уступает по сложности исполнения станкам лазерной резки.

Станки гидроабразивной резки, как следует из их названия в своей технологии основываются на смешивании воды, специального абразива и последующей подачи гидроабразивного состава в зону зону резания через сопло. Рабочая жидкость под высоким давлением выбивает молекулы материала из заготовки, тем самым разрезая её.

Основными составляющими станков гидроабразивной резки являются:

  • Насос высокого давления (до 70% от стоимости станка)
  • Рукав высокого давления, подающий воду под высоким давлением к режущей головке станка
  • Бункер содержащий в себе абразив (как правило песок)
  • Рукав подающий абразив к режущей головке станка
  • Режущая головка, в которой вода под высоким давлением и абразив смешиваются
  • Сопло, увеличивающее скорость гидроабразивного состава за счёт уменьшения диаметра от основания к концу
  • Стол, на котором базируется заготовка. Помимо этого в столе организовывается слив, образующий замкнутую систему подачи воды.

Насос высокого давления подаёт воду по очень высоким давлением в режущую головку станка, помимо этого в режущую головку подаётся абразивный материал. В режущей головке два вида вещества смешиваются и из сопла выходит струя гидроабразива под очень высоким давлением.

Режущая головка устанавливается на суппорт станка.

Суппорт станка как правило перемещается по порталу, который в свою очередь перемещается по направляющим на станине станка.

Описанная компоновка является классической и может приобретать разнообразные технологические изменения, в зависимости от того какая задача стоит перед станком.

Погружаться глубже в принцип действия гидроабразивной резки нет смысла в рамках нашей статьи, поэтому переходим к преимуществам технологии гидроабразивной резки листового материала и её технологическим ограничениям.

Преимущества и технологические ограничения технологии лазерной резки

Преимущества:

  1. За счёт использования смеси воды и абразива в качестве рабочего инструмента гидроабразивной технологии, температура резания сравнительно низкая, а значит термическое воздействие на обрабатываемый материал сравнительно слабое, что позитивно сказывается на точности детали
  2. У станков гидроабразивной резки достаточно тонкая струя реза, а потому потери материала при использовании этой технологии минимальные
  3. Станки гидроабразивной резки способны обрабатывать сравнительно большие толщины материалов (до 300 мм. и более), но следует понимать, что стоимость насоса гидроабразивного станка, позволяющего разрезать материал более 300 мм. поражает воображение, а потому в некоторых случаях целесообразнее использовать станки газовой или плазменной резки.
  4. Станки гидроабразивной резки позволяют получать рез с хорошей шероховатостью
  5. За счёт использования воды и абразива в качестве инструмента, технология безопасна с точки зрения пожарной безопасности
  6. С помощью гидроабразивной технологии можно обработать широчайший спектр материалов. От титана и высоколегированных сплавов до керамики.
Технологические ограничения:
  1. Относительно станков лазерной резки технология гидроабразивной резки обладает меньшей производительностью
  2. Из-за использования абразива станки гидроабразивной резки обладают широкой спецификацией быстроизнашивающихся частей, которые следует регулярно менять
  3. Из-за использования воды, металлические листовые материалы могут быть подвержены коррозии
  4. 70% стоимости гидроабразивного станка - это его насос высокого давления. В случае если насос выйдет из строя, стоимость его замены или ремонта может соответствовать приобретению нового оборудования

Плазменная резка

Принцип действия плазменной резки основан на использовании в качестве инструмента направленной струи плазмы - ионизированного газа, выходящего из сопла на высокой скорости, плавящего и выдувающего материал из заготовки.

Станки плазменной резки как правило состоят из следующих основных узлов:

  • Источника питания, генерирующего постоянный ток, который в свою очередь необходим для обеспечения достаточного количества энергии для поддержания плазменной дуги
  • Источника газа, который поджигается электрической дугой (например кислород, аргон, азот)
  • Суппорта, на котором располагается сопло и электрод станка
  • Стола, на котором базируется заготовка
  • Хорошее оборудование комплектуются системой вытяжки или фильтровентиляционными установками, поскольку станки плазменной резки генерируют большое количество отходов

В сопло станка через режущую головку подаётся газ под высоким давлением. С помощью электрической дуги генерируемой током источника станка, проходящим через контур зажигания дуги, газ превращается в поток плазмы. Поток плазмы выходит через сопло и разрезает заготовку с помощью перемещения рабочих органов (суппорта и портала) по управляющей программе.

Режущая головка устанавливается на суппорт станка.

Суппорт станка как правило перемещается по порталу, который в свою очередь перемещается по направляющим на станине станка.

Описанная компоновка является классической и может приобретать разнообразные технологические изменения, в зависимости от того какая задача стоит перед станком.

Погружаться глубже в принцип действия плазменной резки нет смысла в рамках нашей статьи, поэтому переходим к преимуществам технологии плазменной резки листового материала и её технологическим ограничениям.

Преимущества и технологические ограничения плазменной резки

Преимущества:

  1. Высочайшая толщина реза
  2. Возможность обработки любого типа металлов
  3. Более высокая скорость резания толстой заготовки
Технологические ограничения:
  1. Узкий перечень доступных к обработке материалов
  2. Высокая степень термического воздействия на заготовку
  3. Высокая степень загрязнения и шум
  4. Более высокие потери материала из-за более толстой струи рабочего вещества
  5. Непростое техническое обслуживание с высокой стоимостью

Вывод

В целом общая концепция вышеперечисленных технологий совпадает и уходит своими корнями во фрезерную обработку. Классическая компоновка вышеперечисленных станков основана на трёхосевом перемещении рабочего режущей части станка с помощью портала, перемещающегося по нему суппорта за счёт системы приводов. Перемещения производятся с помощью управляющей программы. Стремясь заменить фрезерование разработано множество технологий, но при раскрое основные - это:

  • Лазерная резка - в которой резание осуществляется с помощью узконаправленного потока излучения, например с помощью светового излучения оптоволоконного лазера.
  • Гидроабразивная резка, где режущий материал - это смесь воды и абразива, подаваемые под высоким давлением
  • Плазменная резка, режущее вещество которой - высокоскоростной поток плазмы

Отвечая на вопрос, заданный в начале статьи - что выбрать? Следует отталкиваться от того, какая задача будет поставлена перед приобретаемым оборудованием.

В случае если вы собираетесь раскраивать тонкие листы металла, кожу, пластик, дерево - лучше всего подойдёт лазерная резка.

В случае если вы собираетесь резать металлические листы средней толщины, керамику, стекло или композитные материалы - лучше всего подойдут станки гидроабразивной резки.

В случае если вы планируете прорезать толстые листы металла, в том числе тугоплавкие и высоколегированные разновидности - лучше всего подойдут станки плазменной и газовой резки.

На нашем сайте мы используем cookie для сбора информации технического характера. В частности, для персонифицированной работы сайта мы обрабатываем IP-адрес региона вашего местоположения