Dans les applications de transformation des métaux, les utilisateurs ont souvent du mal à choisir la machine de découpe des métaux la mieux adaptée. Les principaux procédés de découpe des métaux disponibles aujourd'hui présentent des caractéristiques uniques en termes d'épaisseur de coupe, de précision, de performances métallurgiques et de productivité. Bien que cet article ne puisse pas entrer dans tous les détails de ces caractéristiques, nous pouvons fournir une vue d'ensemble qui vous aidera à [...]
Dans les applications de transformation des métaux, les utilisateurs ont souvent du mal à choisir la machine de découpe des métaux la mieux adaptée. Les principaux procédés de découpe des métaux disponibles aujourd'hui présentent des caractéristiques uniques en termes d'épaisseur de coupe, de précision, de performances métallurgiques et de productivité.
Bien que cet article ne puisse pas entrer dans tous les détails de ces caractéristiques, nous pouvons vous donner une vue d'ensemble qui vous aidera à mieux comprendre et à faire le meilleur choix.
Avant d'aborder la technologie et les capacités de chaque procédé, nous devons d'abord définir les besoins les plus importants des utilisateurs de l'industrie métallurgique.
Coût d'achat de l'équipement
Les différentes méthodes de coupe nécessitent différentes machines CNC, équipement de dépoussiérageIl s'agit notamment de logiciels de CAO/FAO.
Par exemple, découpe au laser exige une vitesse et une précision plus élevées sur les tôles minces, par opposition à la vitesse de coupe plus lente des méthodes au jet d'eau et à la flamme. Ces exigences peuvent entraîner une disparité importante dans les coûts d'équipement.
Coût de coupe par unité de pièce ou de longueur
Le coût mentionné ci-dessus comprend le gaz, les buses, les électrodes, l'électricité et l'eau. Dans certaines situations, les coûts d'acquisition de l'équipement et les coûts de main-d'œuvre, tels que le chargement et le déchargement, sont également partagés. Il est essentiel de comprendre l'étendue de ces coûts lors des comparaisons.
Pour déterminer le coût d'un projet, il est recommandé de prendre en compte le coût par pièce ou par unité de longueur, qui tient compte de la vitesse de coupe et de la productivité, car il constitue un point de référence plus précis que le coût par temps.
Facilité d'utilisation
Cette exigence est principalement liée aux logiciels, en particulier à la FAO et à la CNC.
Aujourd'hui, les temps d'apprentissage sont réduits et la dépendance à l'égard de l'expérience est diminuée par l'intégration de l'expérience professionnelle.
Par exemple, Hypertherm, le leader de l'industrie des découpe au plasmaHypertherm a intégré l'ensemble des paramètres du processus plasma Hypertherm dans son propre logiciel d'imbrication et dans sa commande CNC, ce qui permet aux nouveaux utilisateurs d'apprendre rapidement et de maintenir la même qualité de coupe et la même productivité que les vétérans expérimentés.
Bien que ce besoin soit difficile à quantifier, il ne doit jamais être négligé pour la production pratique.
Productivité
La vitesse de coupe, également appelée capacité de production, est souvent le facteur décisif qui détermine la capacité de production.
Précision des pièces découpées
La mesure de la précision d'une pièce métallique peut se faire de différentes manières. Généralement, le contour extérieur exige des tolérances plus faibles que l'alésage intérieur.
En conséquence, plusieurs découpe des métaux Les fournisseurs introduisent aujourd'hui des procédés qui permettent de réaliser des alésages de meilleure qualité. En outre, les utilisateurs ne mesurent souvent que la surface supérieure lors de leurs mesures, alors que les dimensions de la surface inférieure peuvent être très différentes en raison de la pente de la coupe.
Pour simplifier cet article, il est recommandé d'utiliser les valeurs de tolérance positives et négatives mesurées pour la surface supérieure, puis de tenir compte de la pente de coupe pour chaque processus.
Qualité des arêtes, propriétés métallurgiques
Tous les processus susmentionnés ont des effets différents sur l'usinabilité du métal, les propriétés de formage et la qualité de l'acier. soudabilité.
Exigences en matière d'entretien
Lorsque l'on considère le coût de propriété à long terme, il est important de prendre en compte les besoins de maintenance et la facilité d'entretien de chacun de ces différents processus.
Pour donner un bref aperçu de ces procédés, on peut citer : l'oxycoupage, le plasma fin, le laser à fibre de 3 kW et le jet d'eau.
À titre de comparaison, le coût d'achat d'un système complet comprenant un système industriel de contrôle de la qualité et un système de contrôle de la qualité est indiqué dans le tableau ci-dessous. Machine CNC (pas de configuration d'entrée de gamme ou de configuration maximale), un logiciel de CFAO et une zone de coupe d'environ 5′ x 10′ (1,5 x 3 m) seront utilisés.
Le procédé d'oxycoupage est le plus simple de toutes les techniques de découpe dont nous parlons ici. Le principe de ce procédé consiste à chauffer l'acier à l'aide d'un gaz combustible jusqu'à la température du "point d'ignition", qui est d'environ 1 800°F. Une fois cette température atteinte par le préchauffage, de l'oxygène pur est injecté pour créer une réaction exothermique avec l'acier chaud et l'éroder rapidement.
Cette technique ne permet de couper que de l'acier au carbone, principalement dans des épaisseurs allant de 1/4″ (environ 6,35 mm) à 6″ (environ 150 mm). Pour les épaisseurs supérieures à 2″ (environ 50 mm), la vitesse de coupe est plus rapide que pour les autres procédés.
Il est facile et peu coûteux d'installer des torches à flammes multiples sur a CNC simultanément, doublant ainsi sa capacité.
5′ x 10′ machine d'oxycoupage Coût :
RMB 80 000 - 120 000 (machine de type relativement simple à faible vitesse)
Coût de coupe par unité de pièce ou par unité de longueur :
La vitesse de coupe est lente et consomme une quantité importante de gaz.
Les coûts de découpe deviennent plus avantageux par rapport au plasma lorsque l'épaisseur de la pièce est plus importante. tôle d'acier augmente.
En général, le coût par pied de découpe est plus élevé que celui du plasma, mais il est relativement plus bas pour les épaisseurs supérieures à 2″ (~50 mm).
Facilité d'utilisation :
Pour obtenir la vitesse de coupe la plus rapide et la meilleure qualité de coupe, les machines de découpe CNC Flame doivent être utilisées par un opérateur expérimenté. En outre, le processus de découpe exige généralement une surveillance continue.
Productivité :
Oxy-coupure de combustible a une faible productivité en raison du long temps de préchauffage et de la faible vitesse de coupe.
Précision de la pièce coupée :
Un bon opérateur utilisant la vitesse, la hauteur, le gaz et la buse les plus appropriés coupera les pièces avec une tolérance dimensionnelle approximative de ±0,030″ (environ 0,76 mm) et moins d'un degré d'inclinaison.
Qualité des arêtes, propriétés métallurgiques :
La zone affectée thermiquement de l'oxycoupage est important.
La section est rugueuse et présente des scories pendantes.
Exigences en matière d'entretien :
L'entretien du lit d'oxycoupage est relativement simple et peut être maîtrisé par l'utilisateur lui-même.
La technologie du plasma fin utilise un gaz ionisé à haute température pour générer un arc de coupe à haute densité d'énergie, ce qui lui permet de couper tous les matériaux conducteurs.
Les dernières avancées technologiques ont éliminé la nécessité pour les opérateurs d'avoir une expérience préalable.
Le plasma fin est le plus efficace pour couper l'acier au carbone d'une épaisseur allant de 26 gauge (environ 0,45 mm) à 2″ (environ 50 mm), ainsi que l'acier inoxydable et l'aluminium d'une épaisseur allant jusqu'à 6¼" (environ 160 mm).
Coût de la machine de découpe plasma 5′ x 10′ :
150 000 - 250 000 RMB (plus rapide, équipé d'un réglage en hauteur et d'un dépoussiérage)
Coût de coupe par unité de pièce ou de longueur :
Pour l'acier au carbone d'une épaisseur de ¼" (environ 6,35 mm) à 2″ (environ 50 mm), les coûts du découpage au plasma sont les plus bas par rapport aux autres procédés.
Facilité d'utilisation :
Lorsqu'il est équipé de la CNC et des logiciels les plus récents, le plasma est très facile à apprendre et à utiliser.
Comme les paramètres du processus professionnel sont déjà intégrés dans le logiciel d'imbrication, l'opérateur n'a pas besoin d'expérience.
Productivité :
La découpe au plasma est plus rapide que la découpe au laser pour les épaisseurs supérieures à ¼" (~6,35 mm), et plus rapide que la découpe à la flamme pour les épaisseurs inférieures à 2″ (~50 mm). En fait, le plasma est le procédé de découpe le plus rapide et le plus efficace de tous.
Précision de la pièce coupée :
Les tolérances dimensionnelles pour les pièces découpées en acier au carbone sont approximativement comprises entre ±0,015″ (environ 0,38 mm) et 0,020″ (environ 0,5 mm).
Pour les plaques minces dont l'épaisseur est inférieure à 3/8″ (environ 9,5 mm), la pente de tolérance est de 2 à 3 degrés.
Pour les planches plus épaisses que 1/2″ (environ 12,7 mm), la pente de tolérance est de 1 degré.
Qualité des arêtes, propriétés métallurgiques :
Les zone affectée thermiquement est généralement très faible, moins de 0,010″ (environ 0,25 mm). En outre, la section présente une bonne soudabilité et semble lisse, sans scories suspendues.
Exigences en matière d'entretien :
L'entretien est relativement simple et peut être maîtrisé par l'utilisateur lui-même, ou ne nécessite qu'une assistance téléphonique de la part du fabricant.
Laser à fibre est la dernière technologie laser disponible.
Il utilise un laser à semi-conducteurs qui est plus efficace que le générateur traditionnel de CO2 laser. La longueur d'onde du laser à fibre est également adaptée à la conduction dans la fibre fine et flexible, ce qui la rend plus souple et plus facile à entretenir que le laser à CO2 laser, qui ne peut se faire que par réflexion sur un miroir.
Le laser à haute énergie se concentre sur la fusion du matériau à découper, et un gaz auxiliaire (généralement de l'oxygène pour la découpe de l'acier au carbone) évacue le métal en fusion.
Un laser à fibre de 3 kW a la même puissance de coupe et la même vitesse qu'un laser à CO2 laser. Sa capacité de coupe va généralement jusqu'à ¾" (environ 19 mm) d'épaisseur d'acier au carbone.
5′ x 10′ fibre coût de la machine de découpe laser:
300 000 - 500 000 RMB (le lit de découpe laser nécessite une plus grande précision de mouvement et une protection contre les ombres)
Coût par unité de pièce ou de longueur coupée :
L'utilisation la plus rentable de la découpe laser concerne les épaisseurs inférieures à ¼" (environ 6,35 mm). Cependant, lorsque l'épaisseur du matériau à découper augmente, la vitesse de découpe diminue considérablement et le coût devient plus élevé que celui de la découpe au plasma. Néanmoins, la découpe laser offre une qualité et une précision exceptionnelles dans la coupe obtenue.
Facilité d'utilisation :
Tout comme les systèmes plasma les plus récents, les machines de découpe au laser peuvent également être équipées des dernières commandes numériques et des derniers logiciels, ce qui facilite leur apprentissage et leur utilisation, car tous les réglages sont automatisés.
Productivité :
Productivité maximale sur les feuilles minces, égale à celle du plasma lorsque l'épaisseur augmente jusqu'à ¼" (~6,35 mm).
Précision de la pièce coupée :
La fibre de la plus haute qualité pièces découpées au laser ont des tolérances dimensionnelles d'environ ±0,01″ (ou 0,25 mm), ce qui est supérieur à la découpe au plasma et comparable à la découpe au jet d'eau.
En outre, la pente des coupes est de l'ordre de 1 degré.
Qualité des arêtes, propriétés métallurgiques:
La zone affectée thermiquement est légèrement plus petite que le plasma.
Exigences en matière d'entretien :
Par rapport aux précédentes mesures de réduction des émissions de CO2 le laser à fibre est nettement plus facile à entretenir et peut généralement être géré par l'utilisateur avec l'assistance à distance du fabricant.
La technologie du jet d'eau est utilisée depuis plusieurs décennies et a été appliquée à un large éventail de matériaux, des gâteaux mous au granit dur.
L'eau pure peut être utilisée pour couper des matériaux tendres, avec un courant d'eau à haute pression (de 40 000 à 60 000 psi) comprimé par une buse, ce qui augmente le débit et la densité d'énergie.
Du sable peut également être ajouté au flux d'eau, agissant comme les dents d'une scie, pour couper le matériau sous l'impulsion du flux d'eau.
Les pompes à jet d'eau modernes peuvent atteindre une pression de 100 000 psi, ce qui permet d'accélérer la vitesse de coupe, mais elles nécessitent un entretien régulier, car le système d'aspiration de la pompe à jet d'eau n'est pas toujours facile à entretenir. joints de pompe doivent être remplacés fréquemment.
La technologie du jet d'eau offre deux avantages majeurs par rapport aux autres procédés de découpe, notamment l'absence de zone affectée par la chaleur et la possibilité de découper pratiquement n'importe quel matériau. En outre, la précision des découpe au jet d'eau est très élevé.
Cependant, le principal inconvénient des hydrojets est leur coupe lente vitesse.
Le coût d'une machine de découpe au jet d'eau de 5′ x 10′ peut varier de 200 000 à 350 000 RMB. En raison de la vitesse plus lente, le coût est inférieur à celui d'un lit laser, mais légèrement plus élevé que celui d'un découpeur au plasma.
Coût de coupe par unité de pièce ou de longueur :
La découpe au jet d'eau étant très lente, le coût par pièce découpée est le plus élevé par rapport aux autres procédés.
Voir aussi
Facilité d'utilisation :
Comme les systèmes plasma les plus récents, les machines de découpe au jet d'eau sont tout aussi faciles à apprendre et à utiliser lorsqu'elles sont équipées de la CNC et des logiciels les plus récents. L'opérateur n'a besoin que de très peu d'expérience.
Productivité :
Très lent sur l'acier au carbone et l'acier inoxydable, découpe de l'aluminium sera plus rapide.
Précision de la pièce coupée :
La précision du jet d'eau est la meilleure de tous les procédés de découpe, avec des tolérances dimensionnelles des pièces découpées d'environ ±0,005″ (environ 0,13 mm).
La pente est à 1 degré près.
Qualité des arêtes, propriétés métallurgiques :
Aucune influence sur les propriétés métallurgiques du matériau à découper.
Section lisse, la qualité de coupe est liée au grain et à la vitesse de coupe (plus elle est lente, plus elle est lisse).
Exigences en matière d'entretien :
L'entretien est relativement simple et peut être maîtrisé par l'utilisateur lui-même.
Après avoir clarifié vos besoins et vos applications pratiques, et pris en compte les différents caractéristiques du processus décrit dans cet article, je pense que vous serez en mesure de choisir le processus et l'équipement de découpe des métaux les plus appropriés.
En tant que fondateur de MachineMFG, j'ai consacré plus d'une décennie de ma carrière à l'industrie métallurgique. Ma vaste expérience m'a permis de devenir un expert dans les domaines de la fabrication de tôles, de l'usinage, de l'ingénierie mécanique et des machines-outils pour les métaux. Je suis constamment en train de réfléchir, de lire et d'écrire sur ces sujets, m'efforçant constamment de rester à la pointe de mon domaine. Laissez mes connaissances et mon expertise être un atout pour votre entreprise.
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