Laserskjæring og vannstråleskjæring: To gode teknologier som kombineres? Eller er de best når de er alene? Som alltid avhenger svaret av hvilke jobber som er på butikkgulvet, hvilke materialer som oftest håndteres, operatørenes ferdighetsnivå, og til slutt utstyrsbudsjettet som er tilgjengelig.
I følge en undersøkelse blant de største leverandørene av hvert system er det korte svaret at vannstråler er rimeligere og mer allsidige enn lasere når det gjelder materialer som kan kuttes. Fra skum til mat viser vannstråler ekstraordinær fleksibilitet. På den andre siden hånd, lasere tilbyr uovertruffen hastighet og presisjon når de produserer store mengder tynnere metaller opp til 1 tomme (25,4 mm) tykke.
Når det gjelder driftskostnader, bruker vannstrålesystemer slitende materiale og krever pumpemodifikasjoner. Fiberlasere har høyere startkostnader, men lavere driftskostnader enn deres eldre CO2-kusiner;de kan også kreve mer operatøropplæring (selv om moderne kontrollgrensesnitt forkorter læringskurven). Det desidert mest brukte vannstråleslipemidlet er granat. I sjeldne tilfeller når det brukes mer slipende stoffer som aluminiumoksid, vil blanderøret og munnstykket oppleve mer slitasje .Med granat kan vannstrålekomponenter kuttes i 125 timer;med alumina varer de kanskje bare i ca. 30 timer.
Til syvende og sist bør de to teknologiene sees på som komplementære, sier Dustin Diehl, produktsjef for laserdivisjonen til Amada America Inc. i Buena Park, California.
"Når kunder har begge teknologiene, har de mye fleksibilitet i budgivningen," forklarte Diehl. "De kan by på alle typer arbeid fordi de har disse to forskjellige, men like verktøyene og kan by på hele prosjektet."
For eksempel utfører en Amada-kunde med to systemer blanking på en laser. «Like ved siden av kantpressen er en vannstråleskjærende varmebestandig isolasjon», sier Diehl.» Når arket er bøyd, legger de isolasjonen inn, bøyer seg den igjen og gjør hemningen eller forseglingen.Det er et pent lite samlebånd.»
I andre tilfeller, fortsatte Diehl, sa butikkene at de ønsket å kjøpe et laserskjæresystem, men trodde ikke de tok på seg mye arbeid for å rettferdiggjøre utgiftene.» Hvis du lager hundre deler, og det tar en hel dag, får vi dem til å se på laseren.Vi kan påføre metallplater på minutter i stedet for timer.»
Tim Holcomb, applikasjonsspesialist ved OMAX Corp. Kent, Washington, som driver en butikk med rundt 14 lasere og en vannstråle, husker at han så et bilde han så for år siden hos et selskap som bruker lasere, vannstråler og wire EDM.plakat. Plakaten viser de beste materialene og tykkelsene hver type maskin kan håndtere – listen over vannstråler dverger de andre.
Til syvende og sist, "Jeg ser lasere som prøver å konkurrere i vannjetverdenen og omvendt, og de kommer ikke til å vinne utenfor sine respektive felt," forklarer Holcomb. Han bemerket også at siden vannjet er et kaldskjæringssystem, "kan vi dra nytte av flere medisinske eller forsvarsapplikasjoner fordi vi ikke har en varmepåvirket sone (HAZ) – vi er mikrojetteknologi.Minijetdyse og mikrojetskjæring» Det tok virkelig av for oss.»
Mens lasere dominerer skjæring av mildt svart stål, er vannstråleteknologi «virkelig den sveitsiske kniven til maskinverktøyindustrien», hevder Tim Fabian, visepresident for markedsføring og produktledelse ved Flow International Corp. i Kent, Washington. Medlem av Shape. Technology Group.Dens kunder inkluderer Joe Gibbs Racing.
"Hvis du tenker på det, har en racerbilprodusent som Joe Gibbs Racing mindre tilgang til lasermaskiner fordi de ofte kutter et begrenset antall deler fra mange forskjellige materialer, inkludert titan, aluminium og karbonfiber," forklarte Fabian road. "En av behovene de forklarte oss var at maskinen de brukte måtte være veldig enkel å programmere.Noen ganger kan en operatør lage en del av ¼" [6,35 mm] aluminium og montere den på en racerbil, men deretter bestemme at delen skal være laget av Made of titanium, en tykkere karbonfiberplate eller en tynnere aluminiumsplate. ”
På et tradisjonelt CNC maskineringssenter, fortsatte han, "disse endringene er betydelige."Å prøve å skifte gir fra materiale til materiale og fra del til del betyr å endre kutterhoder, spindelhastigheter, matehastigheter og programmer.
"En av tingene de virkelig presset oss til å bruke vannstråle var å lage et bibliotek av de forskjellige materialene de brukte, så alt de måtte gjøre var å utføre et par museklikk og få dem til å bytte fra ¼" aluminium til ½" [12.7. mm] karbonfiber," fortsatte Fabian."Et klikk til, de går fra ½" karbonfiber til 1/8" [3,18 mm] titan."Joe Gibbs Racing «bruker mange eksotiske legeringer og ting du vanligvis ikke ser vanlige kunder bruke.Så vi har brukt mye tid på å jobbe med dem for å lage biblioteker med disse avanserte materialene.Med hundrevis av materialer i databasen vår, er det en enkel prosess for klienter å legge til sine egne unike materialer og utvide denne databasen ytterligere.”
En annen avansert bruker av Flow vannjet er Elon Musks SpaceX."Vi har ganske mange maskiner på SpaceX for å lage deler til rakettskip," sa Fabian. En annen produsent av romfartsutforskning, Blue Origin, bruker også Flow-maskinen. 're gjør ikke 10.000 av noe;de lager en av dem, fem av dem, fire av dem.»
For den typiske butikken, "Hver gang du har en jobb og trenger 5000 ¼" av noe laget av stål, vil en laser være vanskelig å slå, påpeker Fabian."Men hvis du trenger to ståldeler, tre aluminiumsdeler Produserte deler eller fire nylondeler, vil du sannsynligvis ikke vurdere å bruke en laser i stedet for en vannstråle. Med vannstrålen kan du kutte hvilket som helst materiale, fra tynt stål til 6" til 15,24 til 20,32 cm] tykt metall.
Med sine laser- og maskinverktøysavdelinger har Trumpf et klart fotfeste innen laser og konvensjonell CNC.
I det smale vinduet der vannstrålen og laseren mest sannsynlig overlapper hverandre – metalltykkelsen er litt over 25,4 mm – holder vannstrålen en skarp kant.
"For veldig, veldig tykke metaller - 1,5 tommer [38,1 mm] eller mer - kan ikke bare en vannstråle gi deg bedre kvalitet, men en laser kan kanskje ikke behandle metallet," sa Brett Thompson, leder for laserteknologi og salg Rådgivning .Etter det er forskjellen tydelig: ikke-metaller vil sannsynligvis bli maskinert på en vannstråle, mens for alle metaller som er 1 tommer tykke eller tynnere, er laseren en no-brainer. Laserskjæring er mye raskere, spesielt i tynnere og/eller hardere materialer – for eksempel rustfritt stål sammenlignet med aluminium.»
For delfinish, spesielt kantkvalitet, når materialet blir tykkere og varmetilførselen blir en faktor, får vannstrålen igjen en fordel.
"Det kan være her vannstrålen kan ha en fordel," innrømmet Thompson. "Omfanget av tykkelser og materialer overgår det til en laser med en mindre varmepåvirket sone.Selv om prosessen er langsommere enn en laser, gir vannstrålen også gjennomgående god kantkvalitet.Du har også en tendens til å få veldig god firkantethet når du bruker en vannstråle - jevn tykkelse i tommer, og ingen grader i det hele tatt."
Thompson la til at fordelen med automatisering når det gjelder integrering i utvidede produksjonslinjer er laseren.
«Med en laser er full integrasjon mulig: lasting av materiale på den ene siden, og utgang fra den andre siden av det integrerte skjære- og bøyesystemet, og du får en ferdig kuttet og bøyd del.I dette tilfellet kan vannstrålen fortsatt være et dårlig valg – selv med et godt materialhåndteringssystem – fordi delene kuttes mye langsommere og du må selvsagt håndtere vannet.»
Thompson hevder at lasere er rimeligere å drifte og vedlikeholde fordi "forbruksmateriellet som brukes er relativt begrenset, spesielt fiberlasere."Imidlertid vil "den samlede indirekte kostnaden for vannstråler sannsynligvis være lavere på grunn av den lavere effekten og den relative enkelheten til maskinen.Det avhenger virkelig av hvor godt de to enhetene er designet og vedlikeholdt."
Han husker at da OMAXs Holcomb drev en butikk på 1990-tallet, "hver gang jeg hadde en del eller blåkopi på skrivebordet mitt, var min første tanke: 'Kan jeg gjøre det på en laser?'" Men før jeg visste før, var vi får flere og flere prosjekter dedikert til vannstråler. Det er tykkere materialer og visse typer deler, vi kan ikke komme inn i et veldig trangt hjørne på grunn av laserens varmepåvirkede sone;det blåser ut av hjørnet, så vi vil lene oss mot vannstråler – til og med det lasere vanligvis gjør. Det samme gjelder materialtykkelse.»
Mens enkeltark er raskere på laseren, er ark stablet i fire lag raskere på vannstrålen.
"Hvis jeg skulle kutte en 3" x 1" [76,2 x 25,4 mm] sirkel fra 1/4" [6,35 mm] bløtt stål, ville jeg sannsynligvis foretrukket laseren på grunn av hastigheten og nøyaktigheten.Finish – sidecut Contour – vil være mer en glasslignende finish, veldig glatt.»
Men for å få en laser til å fungere på dette nivået av presisjon, la han til, "du må være en ekspert på frekvens og kraft.Vi er veldig gode på det, men du må ringe det veldig tett;med vannstråler, for første gang, første forsøk.Nå har alle maskinene våre et innebygd CAD-system. Jeg kan designe en del direkte på maskinen.»Dette er flott for prototyping, legger han til. "Jeg kan programmere direkte på vannstrålen, noe som gjør det lettere å endre materialtykkelser og innstillinger."Jobbinnstillingene og overgangene er «sammenlignbare;Jeg har sett noen overganger for vannstråler som ligner veldig på lasere.»
Nå, for mindre jobber, prototyping eller pedagogisk bruk – selv for en hobbybutikk eller garasje – leveres OMAXs ProtoMAX med et pumpe- og styrebord for enkel flytting. Arbeidsstykkematerialet er nedsenket under vann for stillegående skjæring.
Når det gjelder vedlikehold, "Vanligvis kan jeg vannjettrene noen på en dag eller to og sende dem ut i felten veldig raskt," hevder Holcomb.
OMAXs EnduroMAX-pumper er designet for å redusere vannforbruket og gi mulighet for raske gjenoppbygginger. Den nåværende versjonen har tre dynamiske tetninger.” Jeg ber fortsatt folk være forsiktige med å vedlikeholde enhver pumpe, ikke bare min.Det er en høytrykkspumpe, så ta deg god tid og få skikkelig opplæring.»
"Vannstråler er et flott springbrett inn i blanking og fabrikasjon, og kanskje ditt neste trinn vil være en laser," foreslår han. "Det lar folk kutte deler.Og kantpressene er ganske rimelige, så de kan kutte og bøye dem.I et produksjonsmiljø kan du være tilbøyelig til å bruke en laser."
Mens fiberlasere tilbyr fleksibiliteten til å kutte ikke-stål (kobber, messing, titan), kan vannstråler kutte pakningsmaterialer og plast på grunn av mangelen på en HAZ.
Å betjene den nåværende generasjonen av fiberlaser-skjæresystemer "er nå veldig intuitivt, og produksjonsplasseringen kan bestemmes av programmet," sa Diehl. "Operatøren bare laster arbeidsstykket og treffer start.Jeg er fra butikken og i CO2-æraen begynner optikk å eldes og forringes, kuttkvaliteten lider, og hvis du kan diagnostisere disse problemene, regnes du som en utmerket operatør.Dagens fibersystemer er cookie-cutter cutters, de har ikke disse forbruksdelene, så de kan slås av eller på – kutte deler eller ikke.Det krever litt av en dyktig operatør.Når det er sagt, tror jeg overgangen fra vannstråle til laser vil være jevn og enkel."
Diehl anslår at et typisk fiberlasersystem kan kjøre $2 til $3 per time, mens vannstråler kjører rundt $50 til $75 per time, tatt i betraktning forbruk av slipemidler (f.eks. granat) og planlagte ettermontering av pumpen.
Ettersom kilowatteffekten til laserskjæresystemer fortsetter å øke, blir de i økende grad et alternativ til vannstråler i materialer som aluminium.
"Tidligere, hvis tykt aluminium ble brukt, ville vannstrålen ha fordelen," forklarer Diehl. "Laseren har ikke evnen til å gå gjennom noe sånt som 1" aluminium. I laserverdenen gjorde vi det Jeg har ikke slitt i den verdenen veldig lenge, men nå med fiberoptikk med høyere watt og fremskritt innen laserteknologi, er 1" aluminium ikke lenger et problem.Hvis du gjorde en kostnadssammenligning, for den første investeringen i maskinen, kan vannstråler være billigere.Laserkuttede deler kan være 10 ganger så mange, men du må være i dette høyvolumsmiljøet for å øke kostnadene.Etter hvert som du kjører mer blandede deler med lavt volum, kan det være noen fordeler med vannjetting, men absolutt ikke i et produksjonsmiljø.Hvis du er i en hvilken som helst type miljø der du trenger å kjøre hundrevis eller tusenvis av deler, er det ikke en vannstråleapplikasjon."
Som illustrerer økningen i tilgjengelig laserkraft, har Amadas ENSIS-teknologi økt fra 2 kW til 12 kW da den ble lansert i 2013. I den andre enden av skalaen muliggjør Amadas VENTIS-maskin (introdusert på Fabtech 2019) et bredere spekter av materialbehandling. med en bjelke som beveger seg langs dysens diameter.
"Vi kan utføre forskjellige teknikker ved å bevege oss frem og tilbake, opp og ned, side til side eller åttefigur," sa Diehl om VENTIS. "En av tingene vi har lært fra ENSIS-teknologien er at hvert materiale har en søt spot – en måte den liker å kutte.Dette gjør vi ved hjelp av ulike typer mønstre og bjelkeforming.Med VENTIS, vi Det går frem og tilbake nesten som en sag;når hodet beveger seg, beveger strålen seg frem og tilbake, slik at du får veldig jevne striper, god kantkvalitet og noen ganger hastighet.»
I likhet med OMAXs lille ProtoMAX vannjet-system, forbereder Amada et "svært lite fotavtrykk fibersystem" for små verksteder eller "FoU-prototyping-verksteder" som ikke ønsker å bryte seg inn i produksjonsavdelingen deres når de bare trenger å lage noen få prototyper. ”
Innleggstid: 09-02-2022