Những điều bạn cần biết về cắt ống laser
Máy cắt laser có công suất lớn không có nghĩa là bạn phải sử dụng nó ở mức tối đa
Hầu hết các nhà chế tạo kim loại đều hiểu rất rõ về công nghệ cắt laser sợi quang đã làm được những gì đối với gia công tấm phẳng, nhưng laser sợi quang đã làm được gì cho việc cắt ống? Khá một chút, thực sự.
Một số điều khá đáng chú ý. “Máy phát” laser trên laser sợi quang nhỏ hơn nhiều so với bộ cộng hưởng CO 2 truyền thống. Trên thực tế, laser sợi quang được tạo ra bởi các dải đi-ốt được đặt cùng nhau trong một mô-đun có kích thước bằng chiếc cặp tài liệu có thể có công suất từ 600 đến 1.500 watt. Nhiều mô-đun được ghép với nhau để tạo ra bộ cộng hưởng được cấp nguồn cuối cùng, thường có kích thước bằng một tủ hồ sơ nhỏ. Ánh sáng được tạo ra được truyền và khuếch đại qua cáp quang. Khi ánh sáng thoát ra khỏi cáp quang, ánh sáng giống như khi được tạo ra mà không làm giảm năng lượng hoặc chất lượng. Sau đó, nó được điều chỉnh và tập trung cho loại vật liệu được cắt.
Bộ cộng hưởng CO 2 lớn hơn nhiều và cần nhiều năng lượng hơn, vì điện được đưa vào tổ hợp khí để tạo ra chùm tia laser. Gương giúp ánh sáng tăng cường độ, chuẩn bị cho ánh sáng thoát ra khỏi bộ cộng hưởng. Sau khi ra khỏi bộ cộng hưởng, chùm tia phải đi qua một đường bao gồm một số gương được làm lạnh cho đến khi đến thấu kính. Hành trình này làm giảm năng lượng và chất lượng của chùm tia laser.
Do lượng điện năng cần thiết để tạo ra laser CO 2 nên nó kém hiệu quả hơn và có hiệu suất cắm tường thấp hơn nhiều khi so sánh với laser sợi quang. Do đó, các thiết bị làm lạnh lớn cần thiết cho laser CO 2 cũng cần nhiều năng lượng tổng thể hơn. Với hiệu suất cắm tường của bộ cộng hưởng laser sợi quang hơn 40 phần trăm, bạn không chỉ sử dụng ít năng lượng hơn mà còn ít diện tích sàn có nhu cầu cao hơn.
Một số điều không hoàn toàn rõ ràng cho đến khi bạn xem xét kỹ hơn một tia laser sợi quang đang hoạt động. Do đường kính chùm tia của nó thường bằng một phần ba kích thước của chùm tia CO 2 , nên laser sợi quang có mật độ năng lượng lớn hơn chùm tia laser CO 2 . Điều này không chỉ cho phép sợi cắt nhanh hơn mà còn cho phép nó đâm nhanh hơn. Kích thước chùm tia nhỏ hơn này cũng giúp sợi có khả năng cắt các hình dạng phức tạp và để lại các cạnh sắc nét. Hãy tưởng tượng việc cắt logo công ty ra khỏi ống khi khoảng cách giữa các chữ cái của logo là 0,035 inch; một sợi quang có thể tạo ra vết cắt đó, trong khi laser CO 2 thì không.
Laser sợi quang có bước sóng 1,06 micron, nhỏ hơn 10 phần trăm so với chùm tia laser CO 2 . Với bước sóng nhỏ hơn nhiều, laser sợi quang tạo ra chùm tia dễ bị vật liệu phản xạ hấp thụ hơn nhiều; tia laser CO 2 có nhiều khả năng phản xạ khỏi bề mặt của những vật liệu này hơn. Do đó, máy cắt laser sợi quang có thể cắt đồng thau, đồng và các vật liệu phản chiếu khác. Cần lưu ý rằng chùm tia laze CO 2 phản xạ khỏi vật liệu không chỉ có thể làm hỏng thấu kính cắt của máy mà còn toàn bộ đường đi của chùm tia. Sử dụng cáp quang cho đường truyền tia sẽ loại bỏ rủi ro này.
Tất nhiên, laser sợi quang không cần chú ý nhiều đến việc bảo trì. Nó không yêu cầu làm sạch gương và kiểm tra ống thổi mà máy cắt laser CO 2 cần. Miễn là nó có nước làm lạnh sạch để làm mát và các bộ lọc không khí được thay thế thường xuyên, bản thân laser sợi quang không cần bảo trì phòng ngừa.
Một cân nhắc khác là các mô-đun có kích thước bằng chiếc cặp của laser sợi quang—chúng cho phép dự phòng. Nếu một mô-đun gặp sự cố, bộ cộng hưởng sẽ không tắt hoàn toàn. Laser sợi quang là dự phòng theo cách mà các mô-đun khác có thể tạm thời tạo ra nhiều năng lượng hơn để hỗ trợ mô-đun bị hỏng cho đến khi có thể hoàn thành việc sửa chữa—nhân tiện, việc này có thể được thực hiện tại hiện trường. Những lần khác, bộ cộng hưởng sợi quang có thể tiếp tục tạo ra công suất giảm cho đến khi có thể sửa chữa. Thật không may, nếu bộ cộng hưởng CO 2 gặp sự cố, toàn bộ bộ cộng hưởng sẽ ngừng hoạt động, không chỉ ở chế độ giảm công suất.
Đã có lúc nhiều người nghĩ rằng laser sợi quang chỉ có thể được sử dụng cho các vật liệu mỏng. CO 2 , với bước sóng lớn hơn, đã tạo ra đủ vết cắt trong quá trình cắt vật liệu dày để có đủ không gian cho phép loại bỏ vật liệu; laser sợi quang không thể tạo ra vết cắt tương tự hoặc kết quả với vật liệu dày hơn. Nhưng điều đó đã được giải quyết trong những năm gần đây với công nghệ chuẩn trực có thể tạo ra chùm tia laser sợi quang rộng hơn, tạo ra sự phân tách vật liệu và có chỗ để loại bỏ vật liệu trong các vật liệu dày. Và do có thể chuyển đổi độ rộng chùm tia nên máy có thể sử dụng chùm tia hẹp hơn để xử lý các vật liệu mỏng, cho phép xử lý các vật liệu có kích thước khác nhau nhanh hơn trên cùng một máy cắt laser sợi quang.
Máy cắt laser tấm hiện được bán với công nghệ tạo laser có khả năng cung cấp công suất lên tới 12 kW. Một máy cắt ống laser thường có công suất tối đa 5 kW vì bất kỳ công suất nào nữa sẽ đồng thời cắt qua phía đối diện của ống.
Bạn có thể nhận thấy rằng chúng ta chưa thảo luận về tốc độ cắt. Có thể cắt tới 500 inch mỗi phút trên ống, nhưng điều đó không phải lúc nào cũng thực tế. Khi cắt ống bằng laser, trọng tâm thực sự phải là mất bao lâu để tải một ống, lập chỉ mục sao cho nó ở đúng vị trí để cắt, đục lỗ và cắt ống cũng như dỡ bộ phận. Đó là về thời gian xử lý một phần với máy cắt ống laser, chứ không phải tốc độ cắt.
Hãy nói về vật liệu
Một máy cắt laser cắt kim loại tấm có thể thay đổi một tấm trong vài giây. Điều tương tự cũng có thể được thực hiện trên máy cắt ống laser, nhưng nó được thực hiện như thế nào lại là một câu chuyện hoàn toàn khác.
Không có tháp vật liệu tiêu chuẩn với máy cắt ống laser. Bộ nạp theo bó, tùy chọn xử lý vật liệu dạng ống hiệu quả nhất, mỗi lần nạp một ống từ bó vào tia laser dạng ống thông qua một hệ thống đơn hóa. Loại cơ chế cấp liệu này không hoạt động với các cấu hình mở, chẳng hạn như các góc hoặc kênh, vì chúng lồng vào nhau khi ở trong một bó và không dễ dàng tự do. Đối với các cấu hình mở, bộ tải bước được sử dụng, sắp xếp từng phần một vào máy trong khi vẫn giữ hướng chính xác của phần đó.
Những ống này không nhỏ. Ở Hoa Kỳ, chiều dài tiêu chuẩn là 24 feet. Một số ở Bờ Tây thường hoạt động với 20 ft. chiều dài như kích thước tiêu chuẩn.
Sự đa dạng là thực tế của bất kỳ cửa hàng việc làm nào, và điều tương tự cũng xảy ra với những cửa hàng vận hành máy laser dạng ống. Không có gì lạ khi thấy các bộ phận có kích cỡ khác nhau đến từ một ống. Máy phải có khả năng dỡ các bộ phận cắt bằng laser có thể nhỏ tới 2 inch và dài tới 15 ft., cái này nối tiếp cái kia. Nó cũng phải có khả năng dỡ các bộ phận đó mà không làm hỏng chúng, đây có thể là một thách thức đối với các kim loại mềm hơn như nhôm.
Bản chất của một cái ống ngăn cản sự cần thiết của một cỗ máy có tia laser công suất rất cao. Trong khi máy cắt laser tấm phẳng hiện nay có sẵn bộ phát laser mạnh tới 12 kW, máy cắt laser ống thường chỉ yêu cầu công suất tối đa 5 kW. Với một cái ống, bạn luôn phải nghĩ về phía đối diện của ống mà bạn đang cắt. Một tia laser mạnh hơn chỉ đơn giản là sẽ thổi qua phía bên kia của ống trong quá trình cắt. (Tất nhiên, nếu bạn đang xử lý một chùm tia hoặc một kênh trên laser ống, bạn không phải lo lắng về mặt khác.)
Một xem xét khác trong việc cắt ống là đường hàn. Vật liệu này được tạo thành cuộn và hàn lại với nhau. Điều này dẫn đến hai điểm thường phải được giải quyết:
- Vị trí của đường hàn của ống phải được tính đến khi cắt laser. Đường hàn không được cản trở các chốt hoặc lỗ và đối với các ứng dụng thẩm mỹ, chẳng hạn như đồ nội thất, các đường hàn cần được giấu càng nhiều càng tốt. Trong một hệ thống cắt ống bằng laser thông thường, một cảm biến quang học được sử dụng để quét ống để tìm đường hàn. Thông thường, đường ống được bao phủ bởi dầu hoặc rỉ sét và đường hàn có thể khó phân biệt với các khu vực bề mặt khác có chất gây ô nhiễm. Trên thép không gỉ hoặc mạ kẽm, đường hàn chỉ có thể được nhìn thấy bên trong. Điều đó đã khiến một số nhà sản xuất kết hợp máy ảnh trong hệ thống của họ để cho phép máy không chỉ quét bên ngoài ống mà còn cả bên trong. Điều này cho phép máy phát hiện đường hàn bị che khuất đó và định vị chính xác các bộ phận đối với nó.
- Các đường hàn cũng có thành phần khác nhau và được cắt khác với phần còn lại của ống của bạn. Theo truyền thống, người vận hành phải giảm tốc độ hoặc tăng công suất đối với tất cả các hoạt động xảy ra trên ống để giải thích cho đường hàn. Ngày nay, một số OEM đã phát triển công nghệ và thông số điều khiển của họ để cho phép máy tách ra một đường hàn và chỉ điều chỉnh những phần đó. Điều này cho phép máy xử lý các bộ phận đó một cách nhanh nhất. Bộ điều khiển tự động điều chỉnh công suất, tần số và chu kỳ làm việc khi tia laser hoạt động xuyên qua ống—và đường hàn của nó. Toán tử không cần phải tạo các tham số hoàn hảo; anh ta có thể tập trung vào việc đưa nguyên liệu vào và lấy ra khỏi máy.
Không có gì là hoàn hảo
Hãy nhớ rằng không có cái gọi là ống hoàn hảo. Họ có cung. Các mối hàn có thể nhô ra không chỉ ở bên ngoài mà còn ở bên trong ống. Đó là một thách thức thực sự để xử lý vật liệu này một cách nhất quán và nhanh chóng khi sự không nhất quán như vậy tồn tại từ sản phẩm này sang sản phẩm khác.
Hãy tưởng tượng bạn phải đặt một lỗ thông qua tâm của một cái ống. Nó phải được căn giữa theo kích thước thực tế, không chỉ một mặt của ống. Nếu ống bị cong, điều đó sẽ khiến mọi thứ trở nên khó khăn hơn. Đó là cuộc sống của chế tạo ống.
Làm thế nào để bạn bù đắp cho điều đó? Theo truyền thống, bạn sẽ đi xuống và chạm vào khuôn mặt bằng một cảm biến đánh dấu điểm tiếp xúc. Sau đó, ống được xoay và chạm vào mặt đối diện của ống. Điều đó mang lại cho bộ điều khiển ý tưởng về độ cong của ống. Phương pháp này chính xác và có thể đảm bảo các lỗ thông đó hoạt động tốt cho ứng dụng. Nhưng hãy nhớ rằng mỗi lần xảy ra một vòng quay của ống, khả năng mang lại dung sai rất cao sẽ giảm đi.
Yếu tố khác cần lưu ý là phương pháp truyền thống để kiểm tra độ cong và độ xoắn trong ống có thể mất tới năm hoặc bảy giây trước khi quá trình cắt bắt đầu. Với các phương tiện cảm ứng truyền thống, bạn phải đánh đổi năng suất để lấy độ chính xác. Một lần nữa, trong thời đại cắt laser sợi quang, điều này có vẻ như kéo dài cả cuộc đời, nhưng làm việc với ống không đơn giản như làm việc với tấm kim loại.
Để thu hẹp khoảng cách thời gian khi kiểm tra ống, một số nhà sản xuất máy móc đang sử dụng máy ảnh để kiểm tra. Chúng giảm kiểm tra chất lượng xuống còn khoảng nửa giây và cũng giảm số lần quay được yêu cầu. Điều này cho phép máy giữ được năng suất cũng như độ chính xác.
Thực tế là bộ phận mua hàng sẽ luôn theo đuổi lựa chọn ít tốn kém hơn. Điều đó có nghĩa là ống đến từ nhà máy một tuần không có khả năng giống như vậy vào tuần sau. Một nhà chế tạo phải học cách quản lý sự đa dạng đó.
Tập trung vào sản xuất các bộ phận đã hoàn thành
Laser sợi quang hầu như không cần bảo trì, thể hiện hiệu quả cắm tường vượt trội khi so sánh với máy cắt laser CO 2 truyền thống , có thể cắt các vật liệu phản chiếu và mang lại đường cắt chính xác. Chúng cũng nhanh hơn máy CO 2 khi cắt các độ dày kim loại nhất định. Tuy nhiên, tốc độ là tương đối khi cắt ống. Tiết kiệm thời gian thực đến từ việc tăng tốc thời gian xử lý ống và sản xuất các bộ phận hoàn thiện.