Laserskärning och vattenskärning: Två fantastiska tekniker som kombineras? Eller är de bäst när de är ensamma? Som alltid beror svaret på vilka jobb som finns på verkstadsgolvet, vilka material som oftast hanteras, operatörernas kompetensnivå, och i slutändan den tillgängliga utrustningsbudgeten.
Enligt en undersökning av de stora leverantörerna av varje system är det korta svaret att vattenstrålar är billigare och mer mångsidiga än lasrar när det gäller material som kan skäras. Från skum till mat uppvisar vattenstrålar extraordinär flexibilitet. Å andra sidan hand ger lasrar oöverträffad hastighet och precision när de producerar stora mängder tunnare metaller upp till 1 tum (25,4 mm) tjocka.
När det gäller driftskostnader förbrukar vattenjetsystem nötande material och kräver pumpmodifieringar. Fiberlasrar har högre initiala kostnader, men lägre driftskostnader än sina äldre CO2-kusiner;de kan också kräva mer operatörsutbildning (även om moderna kontrollgränssnitt förkortar inlärningskurvan). Det överlägset vanligaste vattenstrålslipmedlet är granat. I sällsynta fall när man använder mer slipande ämnen som aluminiumoxid, kommer blandningsröret och munstycket att upplevas mer slitage .Med granat kan vattenstrålekomponenter skära i 125 timmar;med aluminiumoxid kan de bara vara cirka 30 timmar.
I slutändan bör de två teknologierna ses som komplementära, säger Dustin Diehl, produktchef för laserdivisionen för Amada America Inc. i Buena Park, Kalifornien.
"När kunder har båda teknologierna har de stor flexibilitet i budgivningen," förklarade Diehl. De kan lägga bud på alla typer av arbete eftersom de har dessa två olika men liknande verktyg och kan lägga bud på hela projektet.
Till exempel utför en Amada-kund med två system blankning på en laser. "Bravid kantpressen finns en vattenstråleskärande värmebeständig isolering", säger Diehl. När plåten väl är böjd lägger de in isoleringen, böjer det igen och gör fållningen eller tätningen.Det är ett snyggt litet löpande band.”
I andra fall, fortsatte Diehl, sa butiker att de ville köpa ett laserskärningssystem men trodde inte att de tog på sig mycket arbete för att motivera utgifterna. dag ska vi låta dem titta på lasern.Vi kan applicera plåt på några minuter istället för timmar.”
Tim Holcomb, applikationsspecialist på OMAX Corp. Kent, Washington, som driver en butik med cirka 14 lasrar och en vattenstråle, minns att han såg en bild som han såg för flera år sedan på ett företag som använder lasrar, vattenstrålar och tråd-EDM.affischen. Affischen visar de bästa materialen och tjocklekarna som varje typ av maskin klarar av – listan över vattenstrålar dvärgar de andra.
I slutändan, "Jag ser lasrar som försöker tävla i vattenjetvärlden och vice versa, och de kommer inte att vinna utanför sina respektive områden," förklarar Holcomb. Han noterade också att eftersom vattenjet är ett kallskärningssystem, "kan vi dra fördel av fler medicinska eller försvarstillämpningar eftersom vi inte har en värmepåverkad zon (HAZ) – vi är mikrojetteknik.Minijetmunstycke och mikrojetskärning” Det tog verkligen fart för oss.”
Medan lasrar dominerar skärning av mjukt svart stål, är vattenstrålteknik "verkligen den schweiziska armékniven för verktygsmaskinindustrin", hävdar Tim Fabian, vice VD för marknadsföring och produktledning vid Flow International Corp. i Kent, Washington. Medlem av Shape. Technology Group.Dess kunder inkluderar Joe Gibbs Racing.
"Om du tänker efter så har en racerbilstillverkare som Joe Gibbs Racing mindre tillgång till lasermaskiner eftersom de ofta skär ett begränsat antal delar från många olika material, inklusive titan, aluminium och kolfiber," förklarade Fabian road. "En av behoven de förklarade för oss var att maskinen de använde måste vara väldigt lätt att programmera.Ibland kan en operatör göra en del av ¼” [6,35 mm] aluminium och montera den på en racerbil, men sedan besluta att delen ska vara tillverkad av Made of titanium, en tjockare kolfiberplåt eller en tunnare aluminiumplåt. ”
På ett traditionellt CNC-bearbetningscenter, fortsatte han, "dessa förändringar är betydande."Att försöka växla växlar från material till material och från del till del innebär att byta skärhuvuden, spindelhastigheter, matningshastigheter och program.
"En av de saker de verkligen pressade oss att använda vattenstråle var att skapa ett bibliotek av de olika materialen de använde, så allt de behövde göra var att utföra ett par musklick och få dem att byta från ¼" aluminium till ½" [12.7 mm] kolfiber,” fortsatte Fabian.” Ett klick till, de går från ½” kolfiber till 1/8” [3,18 mm] titan.”Joe Gibbs Racing "använder många exotiska legeringar och sådant som du vanligtvis inte ser vanliga kunder använda.Så vi har lagt ner mycket tid på att arbeta med dem för att skapa bibliotek med dessa avancerade material.Med hundratals material i vår databas finns det en enkel process för kunder att lägga till sina egna unika material och utöka denna databas ytterligare.”
En annan avancerad användare av Flow-vattenjet är Elon Musks SpaceX. "Vi har en hel del maskiner på SpaceX för att tillverka delar till raketfartyg," sa Fabian. En annan tillverkare av flygutforskning, Blue Origin, använder också Flow-maskinen. gör inte 10 000 av någonting;de gör en av dem, fem av dem, fyra av dem."
För den typiska butiken, "När du har ett jobb och du behöver 5 000 ¼" av något tillverkat av stål, kommer en laser att vara svår att slå, påpekar Fabian."Men om du behöver två ståldelar, tre aluminiumdelar tillverkade delar eller fyra nylondelar, skulle du förmodligen inte överväga att använda en laser istället för en vattenstråle. Med vattenstrålen kan du skära vilket material som helst, från tunt stål till 6" till 15,24 till 20,32 cm] tjock metall.
Med sina laser- och verktygsmaskiner har Trumpf ett tydligt fotfäste inom laser och konventionell CNC.
I det smala fönstret där det är mest sannolikt att vattenstrålen och lasern överlappar varandra – metalltjockleken är drygt 25,4 mm – håller vattenstrålen en skarp kant.
"För mycket, mycket tjocka metaller - 38,1 mm eller mer - kan en vattenstråle inte bara ge dig bättre kvalitet, utan en laser kanske inte kan bearbeta metallen", säger Brett Thompson, chef för laserteknik och försäljning Konsultation .Därefter är skillnaden tydlig: icke-metaller kommer sannolikt att bearbetas på en vattenstråle, medan för vilken metall som helst som är 1 tum tjock eller tunnare, är lasern en enkel sak. Laserskärning är mycket snabbare, särskilt i tunnare och/eller hårdare material – till exempel rostfritt stål jämfört med aluminium.”
För delfinish, speciellt kantkvalitet, då materialet blir tjockare och värmetillförseln blir en faktor, får vattenstrålen återigen en fördel.
"Det kan vara där vattenstrålen kan ha en fördel," medgav Thompson. "Omfånget av tjocklekar och material överstiger det för en laser med en mindre värmepåverkad zon.Även om processen är långsammare än en laser ger vattenstrålen också genomgående bra kantkvalitet.Du tenderar också att få mycket bra rakhet när du använder en vattenstråle - jämn tjocklek i tum och inga grader alls."
Thompson tillade att fördelen med automatisering när det gäller integration i utökade produktionslinjer är lasern.
”Med en laser är full integration möjlig: ladda material på ena sidan och utmatning från den andra sidan av det integrerade skär- och bockningssystemet, och du får en färdigskuren och böjd del.I det här fallet kan vattenstrålen fortfarande vara ett dåligt val – även med ett bra materialhanteringssystem – eftersom delarna skärs mycket långsammare och uppenbarligen måste du hantera vattnet.”
Thompson hävdar att lasrar är billigare att använda och underhålla eftersom "förbrukningsvarorna som används är relativt begränsade, särskilt fiberlasrar."Men "den totala indirekta kostnaden för vattenstrålar kommer sannolikt att vara lägre på grund av maskinens lägre effekt och relativa enkelhet.Det beror verkligen på hur väl de två enheterna är designade och underhållna."
Han minns att när OMAXs Holcomb drev en butik på 1990-talet, "När jag hade en del eller ritning på mitt skrivbord, var min första tanke, 'Kan jag göra det på en laser?'" Men innan jag visste innan, var vi att få fler och fler projekt dedikerade till vattenstrålar. Det är tjockare material och vissa typer av delar, vi kan inte hamna i ett väldigt trångt hörn på grund av laserns värmepåverkade zon;det blåser ut ur hörnet, så vi skulle luta mot vattenstrålar – till och med vad lasrar brukar göra. Detsamma gäller materialtjocklek.”
Medan enstaka ark är snabbare på lasern, är ark staplade i fyra lager snabbare på vattenstrålen.
"Om jag skulle skära en 3" x 1" [76,2 x 25,4 mm] cirkel från 1/4" [6,35 mm] mjukt stål, skulle jag förmodligen föredra lasern på grund av dess hastighet och noggrannhet.Finish – side cut Contour – blir mer av en glasliknande finish, mycket slät.”
Men för att få en laser att fungera på denna precisionsnivå, tillade han, "man måste vara expert på frekvens och kraft.Vi är väldigt bra på det, men du måste slå det väldigt hårt;med vattenstrålar, för första gången, Första försöket.Nu har alla våra maskiner ett inbyggt CAD-system. Jag kan designa en del direkt på maskinen.”Det här är bra för prototyper, tillägger han. "Jag kan programmera direkt på vattenstrålen, vilket gör det lättare att ändra materialtjocklekar och inställningar."Arbetsinställningarna och övergångarna är "jämförbara;Jag har sett några övergångar för vattenstrålar som är väldigt lika lasrar.”
Nu, för mindre jobb, prototyper eller utbildningsändamål – även för en hobbybutik eller garage – kommer OMAXs ProtoMAX med ett pump- och hjulbord för enkel flytt. Materialet är nedsänkt under vattnet för tyst skärning.
När det gäller underhåll, "Vanligtvis kan jag vattenjet-träna någon på en dag eller två och skicka ut dem på fältet mycket snabbt," hävdar Holcomb.
OMAXs EnduroMAX-pumpar är designade för att minska vattenanvändningen och möjliggöra snabba ombyggnader. Den nuvarande versionen har tre dynamiska tätningar.” Jag säger fortfarande till folk att vara försiktiga med att underhålla vilken pump som helst, inte bara min.Det är en högtryckspump, så ta dig tid och skaffa dig ordentlig träning.”
"Vattenstrålar är en bra språngbräda till blankning och tillverkning, och ditt nästa steg kanske blir en laser," föreslår han. Det låter människor skära delar.Och kantpressarna är ganska prisvärda, så de kan skära och böja dem.I en produktionsmiljö kan du vara benägen att använda laser."
Medan fiberlasrar erbjuder flexibiliteten att skära icke-stål (koppar, mässing, titan), kan vattenstrålar skära av packningsmaterial och plast på grund av avsaknaden av en HAZ.
Att använda den nuvarande generationen av fiberlaser-skärsystem "är nu mycket intuitivt, och platsen för produktionen kan bestämmas av programmet," sa Diehl. "Operatören laddar bara arbetsstycket och slår start.Jag kommer från butiken och i CO2-eran börjar optiken åldras och försämras, skärkvaliteten blir lidande, och om du kan diagnostisera dessa problem anses du vara en utmärkt operatör.Dagens fibersystem är kakskärare, de har inte de förbrukningsvarorna, så de kan slås på eller av – skärande delar eller inte.Det kräver lite av en skicklig operatör.Som sagt, jag tror att övergången från vattenstråle till laser kommer att bli smidig och enkel."
Diehl uppskattar att ett typiskt fiberlasersystem kan köra $2 till $3 per timme, medan vattenstrålar kör omkring $50 till $75 per timme, med hänsyn tagen till förbrukning av slipmedel (t.ex. granat) och planerade pumprenoveringar.
I takt med att kilowatteffekten hos laserskärsystem fortsätter att öka, blir de alltmer ett alternativ till vattenstrålar i material som aluminium.
"Tidigare, om tjockt aluminium användes, skulle vattenstrålen ha fördelen", förklarar Diehl. Lasern har inte förmågan att gå igenom något som liknar 1-tums aluminium. I laservärlden gjorde vi det Jag har inte slitit i den världen väldigt länge, men nu med fiberoptik med högre watt och framsteg inom laserteknik är 1″ aluminium inte längre ett problem.Om du gjorde en kostnadsjämförelse, för den initiala investeringen i maskinen, kan vattenstrålar vara billigare.Laserskurna delar kan vara 10 gånger så många, men du måste vara i den här miljön med stora volymer för att öka kostnaderna.När du kör mer blandade lågvolymdelar, kan det finnas vissa fördelar med vattenstråle, men absolut inte i en produktionsmiljö.Om du är i någon typ av miljö där du behöver köra hundratals eller tusentals delar, är det inte en vattenjetapplikation.”
Som illustrerar ökningen av tillgänglig laserkraft har Amadas ENSIS-teknologi ökat från 2 kW till 12 kW när den lanserades 2013. I andra änden av skalan möjliggör Amadas VENTIS-maskin (introducerad på Fabtech 2019) ett bredare utbud av materialbearbetning. med en balk som rör sig längs munstyckets diameter.
"Vi kan utföra olika tekniker genom att röra oss fram och tillbaka, upp och ner, sida till sida eller åtta", sa Diehl om VENTIS. "En av de saker vi har lärt oss av ENSIS-tekniken är att varje material har en sötsak spot – ett sätt den gillar att klippa.Vi gör detta med hjälp av olika typer av mönster och balkformning.Med VENTIS, vi Det går fram och tillbaka nästan som en såg;när huvudet rör sig, rör sig strålen fram och tillbaka, så du får mycket jämna ränder, bra kantkvalitet och ibland hastighet."
Liksom OMAXs lilla ProtoMAX vattenjetsystem, förbereder Amada ett "mycket litet fotavtryck fibersystem" för små verkstäder eller "FoU-prototypverkstäder" som inte vill bryta sig in i sin produktionsavdelning när de bara behöver göra ett fåtal prototyper.del. ”
Posttid: 2022-09-09