Krachtige lasersnijders: Een toekomstige trend in metaal snijden?

Met de gestage groei van de zware industrie is de lasersnijtechnologie geëvolueerd van het snijden van dunne platen naar het snijden van grote en dikke platen.

Lasersnijden is nu het tijdperk van het hoge vermogen binnengetreden.

Dit nieuwe tijdperk vraagt om hogere nauwkeurigheid, snelheid en dikte bij het snijden van metaalplaten in de industriële productie. Als gevolg hiervan is de kracht van lasersnijden machines voortdurend toeneemt.

Vanuit een industrieel standpunt zijn krachtige lasersnijmachines niet alleen een natuurlijke vooruitgang in hun ontwikkeling, maar passen ze ook in de algemene trend van industriële ontwikkeling.

01 Voorwoord

In de plaatbewerking industrie zijn de voordelen van lasersnijmachines zeer belangrijk. Hun hoge precisie, snelheid en kwaliteit hebben geleid tot de geleidelijke vervanging van traditionele verwerkingsmethoden en de vestiging als de primaire apparatuur voor snijden plaatmetaal.

Sinds de komst van lasersnijmachines is het gebruik van fiber lasersnijden machines is die van YAG- en CO2-machines voorbijgestreefd en de trend naar lasersnijmachines met een hoog vermogen is ontstaan. Deze krachtige machines zijn de norm geworden voor het snijden van dikke platen en het verhogen van de snijefficiëntie.

Recentelijk zijn lasersnijmachines met een hoog vermogen een populair onderwerp geworden op het gebied van lasersnijden. Veel bedrijven introduceren fiberlasersnijapparatuur met vermogensniveaus van meer dan 10.000 watt.

Voor de plaatverwerkende industrie heeft de introductie van krachtige snijmachines de dikte en efficiëntie van platen aanzienlijk verbeterd. metaal snijden. Deze machines verleggen voortdurend de grenzen van de snijdikte van materialen.

Dit, in combinatie met de dalende kosten voor het verwerken van dikke platen, creëert een positieve cyclus en stimuleert de expansie van lasersnijtoepassingen.

02 Korte introductie van de krachtige lasersnijmachine

(1) Introductie van de krachtige snijmachine

Lasersnijmachines kunnen worden ingedeeld in drie categorieën op basis van hun vermogen: laag vermogen, middelhoog vermogen en hoog vermogen.

Lasersnijmachines met laag vermogen zijn geschikt voor snijden van roestvrij staal en koolstofstaal met een algemene dikte.

Krachtige lasersnijmachines zijn ideaal voor het snijden van dikke platen en het maximaliseren van de snijefficiëntie.

Als gevolg hiervan zijn lasersnijmachines met een laservermogen met een vermogen van 10.000 watt of meer worden lasersnijmachines met een hoog vermogen genoemd. (Zie afbeelding 1)

Fig. 1 Krachtige laser snijmachine

(2) Specificaties van fiber laservermogen

Afhankelijk van de verschillende diktes van metalen platen die worden onderworpen aan lasersnijden, zijn de vermogensspecificaties van de fiberlaser die wordt gebruikt op de hogekrachtige snijmachine moet ook variëren.

De huidige trend in de metaalverwerkingsmarkt laat zien dat grote, middelgrote en kleine ondernemingen geleidelijk upgraden naar verschillende specificaties, zoals aangegeven in tabel 1.

Tabel 1 Specificaties van hoogvermogen fiberlaser

(3) Specificatie van het gebruikte gas

Wanneer de krachtige lasersnijmachine in werking is, is het van cruciaal belang om de snijprecisie, -snelheid en -kwaliteit te behouden. Om deze voordelen te behalen, moet de gebruikte zuurstof een hoge zuiverheidsgraad hebben, meestal 99,99%.

03 Kenmerken van de krachtige lasersnijmachine

3.1 Technologische doorbraak

(1) Snijmachine met hoge snelheid en verbeterde dynamische prestaties

Deze bewerkingsmachine, uitgerust met een fiberlaser van 10000 watt, heeft een nieuwe driehoekige bundelstructuur die de volgende voordelen biedt:

① Het gewicht is verminderd met 30%, wat resulteert in verbeterde dynamische prestaties.

Het kan een maximale bewegende snelheid van 200 m/min bereiken en heeft een versnelling van 4G.

③ Het gewicht van de basis is verhoogd met ongeveer 20% om de bevestigingsmodus van de machine te veranderen en de eventuele impact van hoge acceleratie op de prestaties te elimineren.

(2) Nieuw softwaresysteem

De software en het besturingssysteem van een bewerkingsmachine fungeren als het brein en het commandocentrum. Het upgraden van de hardware kan extra voordelen opleveren, maar het grootste verschil in machineprestaties zit in de software en het besturingssysteem, die sterk kunnen verschillen.

(3) Het kan stabiel snijden realiseren met een snelheid van 100M/min.

De reactietijd van de capacitieve sensor is drie keer sneller dan die van een traditionele snijkop.

② De snelheid van de z-as is verhoogd, wat resulteert in een soepelere, non-stop werking. Dit heeft geleid tot een toename van meer dan 30% in snijden van platen efficiëntie, verbeterde haasje-over-functie en verbeterde versnellingsaanpassingsfunctie.

③ De functies voor snel perforeren, precies perforeren en diagnose op afstand zijn verbeterd en er is een intelligente interface toegevoegd om de implementatie van "Industry 4.0" mogelijkheden te vergemakkelijken.

3.2 Kenmerken van snijkop

De krachtige snijkop is het belangrijkste onderdeel om stabiliteit te garanderen tijdens continu gebruik op hoog vermogen. Kenmerken:

Verbeterde afdichting en verbeterd koelsysteem, evenals groter scherpstelbereik en temperatuurbestendige lenzen.

② Om het probleem van focusdrift te voorkomen dat wordt veroorzaakt door het krachtige thermische lens effect bij langdurig gebruik heeft de krachtige snijkop een nieuwe structuur voor het gastraject en is het mondstuk vervangen door een nieuw ontwerp, waardoor zowel de snijsnelheid als de stabiliteit zijn verbeterd.

3.3 Lasersnijvermogen met hoog vermogen

(1) De dikte van dikke platen neemt toe

De krachtige snijkop is het belangrijkste onderdeel om stabiliteit te garanderen tijdens continu gebruik op hoog vermogen. Kenmerken:

Verbeterde afdichting en verbeterd koelsysteem, evenals groter scherpstelbereik en temperatuurbestendige lenzen.

② Om het probleem van focus drift, veroorzaakt door het high-power thermische lens effect tijdens langdurig gebruik, op te lossen, heeft de high-power snijkop een nieuwe ontwerpstructuur voor het gastraject en het mondstuk vervangen door een nieuw ontwerp, waardoor zowel de snijsnelheid als de stabiliteit verbeterd worden.

Fig. 2 Werkstuk voor het snijden van dikke plaat

(2) Efficiëntievermenigvuldiging van dunne plaat bij het snijden

Bij het snijden van roestvaststalen platen met een dikte van 3 tot 10 mm is de snijsnelheid van een 10000W lasersnijmachine meer dan twee keer zo hoog als die van een 6000W machine.

In de snijtoepassing van koolstofstaal kan een 10000W lasersnijmachine snel en helder oppervlaktesnijden met een snelheid van 18 tot 20mm/s, wat twee keer de gewone standaardsnijsnelheid is.

③ Koolstofstalen platen tot 12 mm dik kunnen gesneden worden met perslucht of stikstof, wat resulteert in een snijefficiëntie die 6 tot 7 keer hoger ligt dan bij gebruik van zuurstof.

3.4 Beddenkenmerken

(1) De apparatuur is uitgerust met een superdragende mechanische structuur

De krachtige snijmachines hebben een gietijzeren bed dat uit één stuk is gegoten met behulp van grafietgietijzer met een minimale treksterkte van 200MPa. Dit resulteert in aanzienlijke verbeteringen in koolstofgehaltedruksterkte, trillingsdemping en slijtvastheid (zoals weergegeven in Figuur 3).

Fig. 3 Machinebed

(2) Kenmerken van gietijzeren bed

① Het bed heeft uitstekende smeerprestaties, is zeer corrosiebestendig en heeft een opmerkelijke maatvastheid, waardoor bewerkingsfouten door bedtrillingen geminimaliseerd worden.

Dit resulteert in minder verlies van apparatuur tijdens het gebruik en een verbetering van de stabiliteitscoëfficiënt met meer dan 30%. De kwaliteitsnauwkeurigheid wordt ook verhoogd met meer dan 30% en de levensduur van het bed wordt verlengd met meer dan 70 jaar.

3.5 Automatisch mondstuk vervangen

(1) Modus voor handmatige verandering van sproeier

Bij het snijden moet de spuitmond worden verwisseld op basis van de dikte en het type materiaal dat wordt gesneden.

In het verleden werd het vervangen van spuitdoppen handmatig uitgevoerd, wat niet alleen tijdrovend was en herhaalde inspanningen van technici vereiste, maar ook een uitdaging om de nauwkeurigheid en stabiliteit te garanderen nadat de vervanging was uitgevoerd.

Het vinden van een efficiënte en snelle methode om de straalpijp te vervangen en er tegelijkertijd voor te zorgen dat elke vervanging veilig en nauwkeurig is, is een technische uitdaging op het gebied van lasersnijden.

(2) Technologie voor het automatisch vervangen van spuitmonden

De krachtige lasersnijmachine vervangt automatisch de spuitmond.

Het beschikt over verschillende functies zoals het automatisch vervangen van het mondstuk, laserkop kalibratie en het reinigen van de spuitmond, waardoor er minder handmatig werk nodig is.

Om het mondstuk te vervangen, bedien je gewoon de juiste opdracht op het aanraakscherm.

De voordelen van deze technologie voor het automatisch vervangen van spuitmonden zijn onder andere:

1. Minder arbeidsintensief en verbeterde positioneringsnauwkeurigheid en stabiliteit tijdens het vervangen van de spuitmond.
2. Een geavanceerd besturingssysteem dat automatisch het spuitmondmodel en de specificaties kan aanpassen op basis van het materiaal en de plaatdikte, waardoor het handmatige vervangingsproces wordt gestroomlijnd en de productie efficiënter verloopt.
3. Het volledig gesloten beschermende ontwerp van het automatische sproeiervervangingssysteem biedt een veilige omgeving voor zowel de sproeierapparatuur als de operators.

3.6 Bliksemperforatie en het vormen van limietgaten

(1) Bliksemperforatie

Het heeft de voordelen van een korte perforatietijd, lage thermische focusenergie, een stabiel startpunt en het behoud van stabiliteit in het servosysteem, wat resulteert in optimale snijprestaties.

De voordelen van bliksemperforatie worden weergegeven in Tabel 2.

(2) Grensgat

De lasersnijindustrie heeft lang aangenomen dat de dikte van de plaat de minimale diameter van het snijgat bepaalt.

Met het gebruik van krachtige lasersnijmachines is het echter mogelijk om een nog kleinere gatdiameter te verkrijgen, met een verhouding van slechts 0,15 maal de plaatdikte, zoals getoond in Figuur 4.

Fig. 4 Minimaal gat snijden monster

04 Voordelen van de krachtige lasersnijmachine

(1) Hoge snelheid

De lasersnijsnelheid 20 m/min overschreden. De tweeassige bewegende snelheid van de bewerkingssnijmachine kan een maximum van 250 m/min bereiken en de versnelling tijdens gebruik is ongeveer 10 g.

(2) Hoge precisie

Een plaat van 1 mm dik kan in ongeveer 500 stukken per minuut gesneden worden voor een klein gat van ongeveer 10 mm in diameter. Het snijproces resulteert in een minimale fout tussen de gaten.

(3) Ontwikkel naar de dikke plaat

De kracht van lasersnijmachines met hoog vermogen neemt geleidelijk toe en de grootte van de dikke plaat neemt ook toe.

(4) Ontwikkeling naar grote omvang

De verwerkingsgrootte van lasersnijtechnologie neemt ook toe en lasersnijtechnologie begint zich te ontwikkelen in de richting van grote afmetingen.

(5) Automatisch onbemand

Het is cruciaal en dringend noodzakelijk om de technologie van automatisch en onbemand lasersnijden verder te ontwikkelen.

① Door de integratie van computernetwerktechnologie is lasersnijden een volledig automatisch en onbemand proces geworden.

② De groeiende vraag in de markt naar deze technologie stimuleert de behoefte aan volledige automatisering bij het lasersnijden.

(6) Intellectualisering

Volg het tempo van intelligente productie in overeenstemming met de technische eisen van Industrie 4.0. Deze benadering maakt gebruik van nauwkeurige grafische herkenningstechnologie en een gebruiksvriendelijke interface voor naadloze interactie tussen mens en computer.

De combinatie van laser- en computerbesturing, numerieke besturingstechnologie, een optisch systeem, zeer nauwkeurige automatische positioneerapparatuur en geïntegreerde functies zoals automatische ontlading, een database met snijprocessen, foutdiagnose op afstand en besturing op afstand maken een efficiënte verwerking van massa- en complexe onderdelen mogelijk.

Laatste woorden

(1) Ontwikkeling van apparatuur met hoog vermogen

Lasersnijden wordt beschouwd als een ideale methode voor snijbewerking en vertegenwoordigt de vooruitgang van de moderne metaalbewerkingstechnologie. Momenteel ondergaan krachtige lasersnijmachines belangrijke onderzoeks- en ontwikkelingsactiviteiten op het gebied van hoge snelheid, hoge precisie, groot formaat, driedimensionaal snijden en snijden van speciale materialen om de technische vooruitgang van krachtig lasersnijden te stimuleren en aan de toenemende vraag van de markt te voldoen.

(2) Selectie van apparatuur met hoog vermogen

Bij het selecteren van krachtige lasersnijapparatuur moeten bedrijven verschillende factoren zorgvuldig overwegen: naast de snijsnelheid en -nauwkeurigheid moeten ook de stabiliteit en consistentie van continu snijden op vol vermogen, het vermogen van de machine om de snelheid aan te passen, de geavanceerde kwaliteit van de machine en de precisielevensduur worden beoordeeld.

Het is niet genoeg om alleen prijzen te vergelijken bij de aanschaf van krachtige lasersnijapparatuur. Dit soort apparatuur vereist een hoge investering, wat een hoger risiconiveau met zich meebrengt.

Daarom moeten bedrijven de risico's erkennen en begrijpen als ze de markt van het lasersnijden met een hoog rendement betreden.