Công nghệ cắt laser - cắt tia nước

Đạt được độ chính xác và đa dạng hóa với công nghệ cắt laser và cắt tia nước

Cả hai hệ thống cắt laser và cắt tia nước tạo ra các chi tiết chính xác, đa dạng hoặc là thích hợp. Bài viết này, thảo luận về những lợi ích và hạn chế của cả hai công nghệ, có thể giúp bạn quyết định công nghệ nào phù hợp nhất cho hoạt động của bạn. Trong một số trường hợp, việc sử dụng cả hai có thể làm tăng tính linh hoạt của sản xuất và khả năng kinh doanh của bạn.

Máy cắt laser

Hình 1 Máy cắt laser

 Các công nghệ cắt laser và cắt tia nước CNC ngày nay cung cấp sự linh hoạt cho các ứng dụng chính xác trong một loạt các vật liệu. Lựa chọn sử dụng một trong hai công nghệ một phần được xác định bởi vật liệu cần gia công, bởi vì cả hai công nghệ đều có khả năng cắt chính xác. Các vật liệu khó gia công bằng laser, chẳng hạn như nhôm, đồng thau và đồng, được gia công dễ dàng và tiết kiệm với máy cắt tia nước CNC.

 Trong khi công nghệ cắt laser kim loại mang lại lợi thế khác biệt về tốc độ xử lý cao trong hầu hết các ứng dụng kim loại tấm thì công nghệ cắt tia nước CNC cung cấp tính linh hoạt cho các vật liệu khó cắt bằng laser hoặc yêu cầu bề mặt không bị ảnh hưởng bởi nhiệt. Sử dụng cả hai công nghệ đều cung cấp độ chính xác, tốc độ, tính linh hoạt và đa dạng hóa trong sản xuất.

Công nghệ cắt laser

 Laser (Hình 1) được sử dụng rộng rãi trong các quy trình sản xuất liên quan đến các vật liệu kim loại tấm. Sự phổ biến của tia laser một phần là do nhu cầu ngày càng tăng về độ chính xác, độ lặp lại, tốc độ và chất lượng tổng thể. Các bước gia công sau chẳng hạn như hàn robot và chấn được hưởng lợi từ tăng độ chính xác khi gia công bằng laser.

 Laser có thể gia công kim loại tấm ở tốc độ cao vì khả năng làm nóng chảy hoặc bay hơi vật liệu đồng thời đòi hỏi ít hoặc không có thời gian cài đặt. Bởi vì laser là có thể cắt gần như bất kỳ hình dạng nào mà không cần dao cụ cứng đắt tiền và loại bỏ thời gian thiết lập cho dao cụ. Laser tốc độ cao có khả năng tăng tốc và giảm tốc cao, cho phép tối ưu định vị điểm nối điểm và tốc độ cắt đường bao. Tốc độ cắt laser trên kim loại tấm có thể vượt quá 1000 inch mỗi phút, tùy thuộc vào độ dày của vật liệu. Laser cung cấp thêm lợi ích của việc loại bỏ các hoạt động hoàn thiện thứ cấp, và các bộ phận có thể di chuyển trực tiếp từ cắt đến các bước gia công tiếp theo.

Hệ thống cắt laser

 Các hệ thống laser điển hình bao gồm máy laser, cùng với hệ thống quản lý vật liệu và cấp / dỡ phôi tự động cho phép các nhà sản xuất gia công khối lượng lớn các loại vật liệu và độ dày khác nhau trong một hoạt động không giám sát. Công việc được gửi trực tiếp đến laser từ văn phòng sản xuất.

 Hệ thống sẽ tự động lựa chọn loại vật liệu và độ dày thích hợp để xử lý công việc và dỡ chi tiết cắt lên các bàn hoặc lưu trữ trên các kệ trong tháp vật liệu. Các chi tiết hoặc cụm chi tiết được lưu trữ riêng hoặc có thể được lưu trữ dựa trên quá trình tiếp theo. Ví dụ, các chi tiết di chuyển đến các khu vực uốn, hàn và sơn có thể được lưu trữ trên các kệ khác nhau để dễ dàng xử lý.

Hạn chế của laser

 Trong khi laser dường như là công cụ tối ưu cho các nhà sản xuất trong nhiều trường hợp thì công nghệ này vẫn có những hạn chế của nó. Hạn chế rõ ràng nhất là laser không có khả năng cắt nhiều loại vật liệu, hoặc do tính chất của vật liệu, hoặc do khói độc được tạo ra bởi quá trình gia nhiệt.

 Một hạn chế khác là khó khăn trong việc gia công vật liệu tấm thép dày hơn 1 in. Cần chú ý đặc biệt không làm quá nóng kim loại. Trình tự cắt phải di chuyển xung quanh tấm để bù nhiệt, và các chi tiết nói chung được sắp xếp cách nhau tùy theo độ dày vật liệu làm khoảng cách bù tiêu chuẩn. Nhôm, đồng thau và đồng có nhiều hạn chế về quy trình vì tính chất dẫn nhiệt và phản quang của chúng.

 Việc sử dụng laser trong các ứng dụng hàng không vũ trụ bị hạn chế nghiêm trọng do hiệu ứng của laser trên vi cấu trúc của kim loại, dẫn đến nứt và làm cứng; hiệu ứng này được gọi là vùng bị ảnh hưởng bởi nhiệt (HAZ). Các thành phần kết cấu chịu lực tải lớn, chẳng hạn như các bộ phận cánh, đều bị cấm có linh kiện hoàn thiện bằng laser vì sự thay đổi cấu trúc vi mô trên bề mặt cắt có thể dẫn đến sự thất bại thảm khốc dưới áp lực tải.

Máy cắt tia nước

 Công nghệ gia công tia nước được sử dụng rộng rãi trong ngành hàng không và các ngành công nghiệp khác vì sự linh hoạt của công nghệ trong việc xử lý một loạt các vật liệu và độ dày. Ngoài ra, gia công bằng tia nước không thay đổi cấu trúc vi mô của bề mặt cắt.

Máy cắt tia nước

Hình 2 Máy cắt tia nước

 Các đặc tính xói mòn cơ bản của nước thể hiện rỗ ràng qua các hình chạm khắc được tạo ra trong hàng triệu năm bên trong các hẻm núi lớn. Trong một hệ thống cắt bằng tia nước, khi áp lực nước được tạo ra đến 55000 PSI và tăng tốc ở gần 3000 ft2/s, các đặc tính ăn mòn là tức thời và cực kỳ mạnh mẽ. Ngoài dạng cắt bằng tia nước thì có cắt bằng hỗn hợp tia nước và hạt mài.

Cắt tia nước không hạt mài/có hạt mài

 Các ngành công nghiệp sử dụng công nghệ tia nước không hạt mài bao gồm công nghiệp thực phẩm, trong đó một số loại thực phẩm được cắt hoặc tách ra (món tráng miệng, thịt bò, thịt gia cầm) sử dụng dòng nước áp suất cao; ngành công nghiệp dệt, trong đó quần áo được xếp chồng lên nhau để định hình và yêu cầu kích thước (quần jean xanh); ngành công nghiệp giấy để cắt giấy cuộn thành các độ rộng khác nhau; và ngành công nghiệp bọt trong các sản phẩm trang trí, chẳng hạn như bọt ghế ô tô và biển.

 Máy tia nước dùng hạt mài (Hình 2) thêm cát khoáng, như garnet, vào dòng nước để đẩy nhanh quá trình xói mòn. Điều này cung cấp một phương tiện tích cực hơn cho các vật liệu cứng, chẳng hạn như kim loại, đá, đá cẩm thạch, thủy tinh và vật liệu tổng hợp.

 Các ngành công nghiệp sử dụng công nghệ cắt tia nước hạt mài bao gồm ngành công nghiệp kim loại gia công các loại vật liệu kim loại với độ dày khác nhau cho nhiều mặt hàng công nghiệp và hàng tiêu dùng; ngành công nghiệp thủy tinh để dùng các ứng dụng đặc biệt, chẳng hạn như kính chống đạn và đa lớp chống đạn; ngành công nghiệp nhựa để loại bỏ các mối quan tâm về môi trường liên quan đến xử lý nhiệt; ngành công nghiệp đá và đá cẩm thạch cho các ứng dụng kiến ​​trúc; và ngành công nghiệp composite, sản xuất vật liệu nhựa được sản xuất cho cả ngành công nghiệp hàng không và ô tô.

 Cắt tia nước dùng hạt mài được sử dụng rộng rãi trong sản xuất tấm kim loại. Sự phổ biến của máy gia công bằng tia nước một phần vì nhu cầu ngày càng tăng về gia công các chi tiết dày hơn bằng nhôm, inox, đồng, đồng thau; và vật liệu mỏng hơn cùng yêu cầu không bị biến nhệt (Hình 3). Vật liệu mỏng có thể được gia công bằng máy tia nước hiệu quả gần như máy cắt laser bằng cách thêm đầu cắt và kỹ thuật xếp chồng.

 Ví dụ: giả sử bạn đang cắt một lượng lớn chi tiết bằng nhôm dày 1/8in. Một máy laser 4 kW có thể cắt vật liệu này với tốc độ là 200 IPM và một máy tia nước có một đầu ở 120 IPM. Thêm đầu cắt thứ hai vào máy tia nước và cắt với cả hai đầu cắt đồng thời làm tăng tốc độ lên 240 IPM.

 Một tính năng khác của cắt tia nước có hạt mài là khả năng xếp chồng các vật liệu khác nhau với độ dày khác nhau; miễn là không vượt quá độ dày tối đa đề nghị của hệ thống. Cắt xếp chồng với công nghệ cắt laser không phải là một lựa chọn khả thi, đặc biệt là đối với hỗn hợp các loại vật liệu khác nhau.

 Vì cắt tấm bằng tia nước không tạo ra nhiệt, khoảng cách giữa các chi tiết không phải là vấn đề quan trọng và có thể gần với việc tối ưu hóa việc sử dụng vật liệu.

 Việc xử lý bằng tia nước loại bỏ những lo ngại về việc thải ra khói độc mà một số kim loại có thể phát ra, và hầu hết vật liệu nhựa, cao su và composite chắc chắn tạo ra với các quy trình nhiệt.

Độ chính xác của máy cắt tia nước

 Máy tia nước có thể duy trì dung sai trong khoảng +/- 0,002 inch cho hầu hết các ứng dụng, cùng độ chính xác như laser và các quy trình gia công khác.

Các chi tiết cắt bằng tia nước

Hình 3 Các chi tiết cắt bằng tia nước.

 Với các máy tia nước, bề mặt cắt không có HAZ, không có sự hình thành xỉ, lớp đúc lại hoặc biến dạng nhiệt, như là phổ biến với các bề mặt cắt laser. Một máy cắt tia nước cũng là một công cụ duy nhất có khả năng cắt gần như bất kỳ hình dạng, loại bỏ sự cần thiết phải tốn kém dao cụ và thời gian thiết lập đi kèm.

 Máy cắt bằng tia nước cũng loại bỏ các hoạt động hoàn thiện thứ cấp, bởi vì chúng không tạo ra xỉ hoặc lớp oxi hóa có thể ảnh hưởng đến mối hàn hoặc tính toàn vẹn của sơn.

 Trong môi trường ngày nay, ngày càng có nhiều công ty cần giảm chuỗi cung ứng và nhà cung cấp của mình, điều quan trọng hơn là có thể cung cấp một quy trình sản xuất chìa khóa trao tay duy nhất cho khách hàng của bạn. Các nhà cung cấp có thể cung cấp nhiều sản phẩm cho cùng một khách hàng sẽ được hưởng lợi từ việc tăng doanh thu và lợi nhuận. Sử dụng công nghệ cắt laser và cắt tia nước sẽ giúp bạn đạt được độ chính xác và đa dạng hóa trên một phạm vi gần như vô hạn của vật liệu và ứng dụng.

    • :
    • (6 votes)