Laser Co2 và Fiber. Cái nào tốt hơn?

Phân tích cẩn thận và toàn diện này không chỉ kiểm tra chính thiết bị cắt mà còn cả tác động của thiết bị mới đối với các quy trình chế tạo kim loại tấm hiện có khác.

Sự phát triển của công nghệ cắt laser sợi

Cắt laser sợi quang là một trong những công nghệ đột phá nhất  trong thị trường gia công kim loại kể từ khi laser CO2 được giới thiệu lần đầu tiên để cắt kim loại tấm vào những năm 1980. Công nghệ cắt laser sợi quang được coi là một sự thay đổi đột phá và cách mạng bởi vì nó đã tác động đến toàn bộ ngành chế tạo kim loại tấm.

Trong một khoảng thời gian tương đối ngắn, chúng ta đã thấy những tiến bộ theo cấp số nhân trong công nghệ cắt laser Fiber được sử dụng để cắt các tấm kim loại phẳng và tấm. Chỉ trong năm năm, các sợi Laser đã đạt được ngưỡng cắt 4 kW, lấy các tia laser CO2 dài khoảng bốn lần thời gian như vậy để đạt được. Sau mười năm, Laser sợi quang đã đạt được phạm vi 10 kw đến 12 kw mà việc cắt laser CO2 chưa bao giờ làm được. Nói một cách công bằng, Laser sợi quang – một số vượt quá 20 kW – đã được các ngành công nghiệp khác sử dụng trong nhiều năm qua trong các ứng dụng khác ngoài cắt kim loại tấm.

Ưu điểm của công nghệ cắt Laser Fiber

Những ưu điểm chính của việc cắt kim loại tấm phẳng bằng công nghệ Laser sợi có nguồn gốc từ cấu hình thiết kế trạng thái rắn nguyên khối, không cần bảo trì và cung cấp chi phí vận hành thấp hơn so với laser CO2 tương đương.
Đặc tính chùm tia laser sợi cũng cung cấp tốc độ cắt nhanh hơn nhiều so với laser CO2 như chúng ta sẽ khám phá dưới đây.

Chùm tia hội tụ của laser Fiber 2 kW thậm chí cho thấy mật độ năng lượng lớn hơn gấp 5 lần tại tiêu điểm khi so sánh với laser CO2 4 kW. Nó cũng sở hữu một đặc tính hấp thụ lớn hơn 2,5 lần do bước sóng ngắn hơn của laser Fiber. (xem Hình 1 và Hình 2).

Độ hấp thụ cao hơn của bước sóng Sợi và mật độ năng lượng cao hơn được tạo ra bởi chùm tia hội tụ kết hợp để đạt được tốc độ cắt tăng gấp năm lần trong các vật liệu dày dưới 1/4 inch.

Các hệ thống cắt laser sợi quang chắc chắn có thể cắt dày tới một inch với công suất laser sợi quang cao hơn và thậm chí cắt nhanh hơn khi sử dụng nitơ làm khí hỗ trợ, nhưng điểm ngọt ngào của Hồi trong đó lợi ích đáng kể nhất được nhận ra là ở 5/16 inch và trong phạm vi cho thép khi so sánh với các hệ thống CO2. Chắc chắn, nếu bạn đang gia công vật liệu không gỉ, nhôm, đồng thau hoặc đồng, công nghệ Laser sợi là nhanh nhất và kinh tế nhất bất kể độ dày.

Hình 1. So sánh mật độ năng lượng của laser CO2 và sợi quang tại tâm cắt.

Hình 2. So sánh độ hấp thụ giữa CO2 và Laser sợi dựa trên bước sóng và độ dày.
Lợi ích về tốc độ là sâu sắc nhất khi nitơ được sử dụng làm khí hỗ trợ vì vật liệu nóng chảy bị nitơ thải ra khỏi kerf bởi nitơ cũng nhanh như khi nó tan chảy. Mật độ năng lượng của chùm tia laser càng cao, vật liệu được đưa đến trạng thái nóng chảy càng nhanh, tốc độ nạp liệu càng nhanh.

Các chi tiết kim loại dày 3mm được cắt bằng máy Laser Fiber.

Sử dụng hiệu quả các lợi ích tốc độ từ laser sợi quang công suất cao cần có kế hoạch và quản lý cẩn thận tất cả các quy trình. Với năng lượng lớn hơn ba đến bốn lần và chi phí vận hành bằng một nửa laser CO2, lợi nhuận tài chính có thể thay đổi một cách thấy rõ. Kết quả là chi phí cho mỗi chi tiết được gia công sẽ thấp hơn, tỷ suất lợi nhuận tiềm năng cao hơn và thời gian đầu tư ngắn hơn. Đừng quên lợi ích tăng thêm của công suất máy khi bạn xử lý khối lượng chi tiết bình thường nhanh hơn nhiều, tạo cơ hội đảm nhận công việc bổ sung để tăng thêm doanh thu và lợi nhuận bán hàng của bạn.

Laser sợi có thể cắt đồng, đồng thau và nhôm tốt hơn và an toàn hơn nhiều so với CO2 vì chùm tia này dễ hấp thụ hơn và không bị phản xạ. Chi phí vận hành laser sợi quang thường chỉ bằng một nửa so với hệ thống CO2 có thể cung cấp do mức tiêu thụ điện thấp hơn và hiệu suất điện cao của laser Fiber.
Có nhiều khía cạnh trong việc vận hành máy cắt laser CO2 không tồn tại khi vận hành máy cắt laser Fiber:

Một máy cắt laser Fiber công suất cao có khả năng cắt nhanh hơn tới 5 lần so với laser CO2 thông thường và sử dụng một nửa chi phí vận hành.
Máy cắt laser sợi quang không cần bất kỳ thời gian khởi động nào – thường là khoảng 10 phút mỗi lần khởi động cho laser CO2.
Máy cắt laser Fiber không có bảo trì đường truyền tia như làm sạch gương hoặc ống kính, kiểm tra ống thổi và sắp xếp chùm tia. Điều này có thể tiêu tốn thêm 4 hoặc 5 giờ mỗi tuần cho laser CO2.

Laser sợi quang có đường truyền chùm sợi quang hoàn toàn kín cả ở nguồn điện và tại sợi phân phối đến đầu cắt. Chùm tia này không bị nhiễu tia đường dẫn như trường hợp của laser CO2.
Đường dẫn chùm sợi quang duy trì định tâm chùm tia nhất quán.
Do tính toàn vẹn của chùm sợi vẫn ổn định theo từng ngày, do đó, các tham số cắt cũng vậy, đòi hỏi phải điều chỉnh ít hơn nhiều so với laser CO2.
Các tấm kim loại dày lớn hơn 6mm  inch được cắt bằng máy cắt Laser Fiber.
Điều gì trở thành của tất cả thời gian tiết kiệm này? Năng suất cao hơn và công suất máy lớn hơn! Với máy cắt laser Fiber có khả năng cắt nhanh hơn năm lần, tạo ra nhiều hơn ba đến bốn lần cho mỗi đơn vị thời gian và kết hợp với chi phí vận hành ít hơn 50% so với laser CO2, điều này thể hiện cơ hội lớn dựa trên việc tạo ra công suất máy nhiều hơn .
Nếu bạn đang chạy nhiều máy laser, có lẽ bạn có thể cân nhắc thay thế hai máy cắt laser CO2 bằng một máy cắt laser Fiber.
Câu hỏi về công nghệ nào phù hợp với bạn thực sự nắm bắt được hoạt động của bạn. Làm thế nào tốt hệ thống phù hợp với ứng dụng cụ thể của bạn? Các sản phẩm của bạn sẽ được sản xuất nhanh hơn bao nhiêu và hiệu quả hơn bao nhiêu? Với suy nghĩ này, sẽ cần phải phân tích cẩn thận dữ liệu thích hợp, bao gồm phạm vi ứng dụng, chi phí vận hành, thông lượng, chi phí sở hữu và tất nhiên là chi phí đầu tư.
Dù kết luận cuối cùng là gì, không quên đi tác động của khoản đầu tư này đối với các quy trình hạ nguồn của bạn: Việc thêm hệ thống cắt laser mới này có ảnh hưởng gì đến dòng chảy hoạt động trước và sau khi các bộ phận bị cắt?
Chắc chắn biết và chuẩn bị trước rằng các hệ thống văn phòng mặt trước sẽ cần theo kịp năng suất của Laser Fiber giúp các nhà chế tạo điều chỉnh các quy trình mặt trước của họ để giữ cho việc cắt laser Fiber, thay vì chờ việc. Biết rằng các vật liệu sẽ cần phải được trình bày cho máy cắt Laser Fiber một cách kịp thời sẽ mang lại hiệu quả mới trong việc xử lý và kiểm kê vật liệu. Biết rằng khối lượng phần cắt tăng cần phải được đáp ứng với khả năng uốn bổ sung sẽ giúp chuẩn bị diện tích uốn cho khối lượng tăng. Đối với các nhà chế tạo sử dụng hệ thống cắt laser CO2, việc chuyển sang công nghệ Laser sợi đại diện cho một cơ hội lớn có thể bỏ qua.

Nguồn:

https://www.bystronicusa.com/en/news/technical-articles/130204_CO2-vs-Fiber-Laser.php

Trả lời

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai. Các trường bắt buộc được đánh dấu *