Что такое лазер для труб и как он работает?
Представьте инструмент, настолько точный, что он может резать металл, как масло, создавая сложные дизайны и формы с беспрецедентной точностью. Это…
Это давний вопрос, который инженеры по производству активно обсуждают в мастерских по всему миру.
Но:
«Почему бы не использовать оба способа?»
Водоструйная и лазерная резка достигают схожих результатов, но совершенно разными методами.
Водоструйная резка использует силу воды под высоким давлением для эрозии материала. Этот процесс напоминает формирование Гранд-Каньона, только в меньших масштабах по размеру и времени. Вода (иногда с добавками, такими как песок, оксид алюминия или гранат) медленно разъедает материал на своем пути простым эрозионным воздействием. Скорость этого процесса составляет примерно 1-20 дюймов в минуту.
В то время как водоструйная резка полагается на силу воды, лазерная резка использует энергию ОГНЯ! Точнее, энергию сверхконцентрированного света, который нагревает материал — но огонь звучит эффектнее! Тонкий лазер нагревает материал до такой степени, что он либо плавится, либо сразу превращается в газ, минуя жидкую фазу.
Для смелых энтузиастов-любителей лазерную резку можно проводить даже дома при наличии соответствующего оборудования. Мы рассказываем об этом здесь: Стоит ли делать лазерную резку самостоятельно или лучше обратиться к профессионалам. Лазерная резка обычно очень быстрая, со скоростью до 20-70 дюймов в минуту, что в 70 раз быстрее водоструйной резки. О других возможностях лазерной резки читайте в нашей статье. Важно помнить: при лазерной резке возникает зона теплового воздействия. Когда лазер плавит металл, все термообработки и закалка теряются в области вокруг разреза. Например, алюминий и высокопрочные стали в зоне вокруг реза становятся гораздо слабее. Ниже приведена таблица с основными преимуществами каждого метода.
| Гидроабразивная резка | Лазерная резка |
| Толстые материалы (>25 мм) | Тонкие материалы (<12 мм) |
| Быстро (от 25 до 500 мм/мин) | Очень быстро (от 500 до 1800 мм/мин) |
| Более экологичный способ | Дешёвое оборудование |
| Меньше необходимости в последующей обработке | Более высокая точность |
| Возможность резки большего спектра материалов | Более тихий процесс |
Вы, наверное, слышали поговорку: «Качество, скорость, цена. Выбери два.»
Скорость производства и точность при водоструйной и лазерной резке зависят от нескольких факторов:
Давайте разберем, как все эти факторы влияют на изготовление ваших деталей методом лазерной или водоструйной резки.
Точные оценки скорости зависят от сложности вашего дизайна: чем сложнее, тем выше стоимость. Если вы хотите вырезать простую форму из стали, например пластину из нержавеющей стали толщиной 1/2 дюйма с отверстиями по углам, водоструйная резка — точный и экономичный способ. Но если вы хотите создать, например, крыло стрекозы — произведение искусства, стоимость возрастет пропорционально сложности дизайна.
Лазерная резка — очень быстрый производственный процесс. Современные мощные (>4 кВт) волоконные лазеры могут резать тонкие материалы в 80-100 раз быстрее водоструя. Благодаря высокой скорости повышения производительности оборудования, стоимость деталей, вырезанных на лазере, значительно ниже.
Водоструйная резка — процесс довольно точный, но стоит учитывать допуски. Допуск — это разница между заданными и фактическими размерами детали. Например, если требуется длина детали 10,000 дюймов, а допуск составляет +/- 0,008 дюйма, то допустимый размер будет от 9,992 до 10,008 дюймов. Это всего восемь тысячных дюйма, но мы всегда учитываем это при производстве ваших деталей.
Для лазерной резки стандартный допуск составляет +/- 0,005 дюйма или лучше. Диаметр стандартного лазерного луча — примерно 0,007 дюйма (примерно как толщина человеческого волоса). Благодаря столь малому диаметру ширина реза (керф) минимальна и точность лазерной резки выше. Если применить лазерную резку к нашему примеру с крылом стрекозы, то практически не возникнет проблем с детализацией, при условии, что геометрия подготовлена согласно гайдлайнам по лазерной резке. Однако с увеличением толщины материала появляется больше тепла, что может привести к образованию шлака или деформации.
Керф — это небольшое количество материала, удаляемое сверх диаметра лазера или водоструя при резке. Мы всегда учитываем это, чтобы обеспечить точные допуски.
Ширина реза водоструя с абразивом обычно составляет 0,020”–0,040”, в зависимости от материала. Возвращаясь к примеру с крылом стрекозы: если вам нужен очень детализированный рисунок, стоит учитывать размеры мелких отверстий и элементов. Из-за относительно большого керфа у водоструя по сравнению с лазером мелкие детали и узкие радиусы могут потеряться в процессе. Однако, так как при водоструйной резке не возникает дополнительного теплового воздействия, толстые детали не страдают от шлака или деформаций.
Поскольку водоструйная и лазерная резка — это принципиально разные процессы, материалы, которые они могут обрабатывать, также существенно различаются. Это одна из главных причин, почему наличие обоих видов оборудования в цеху столь ценно.
Начнем с того, что водоструйная резка идеальна для толстых материалов. Например, большинство сталей хорошо подходят для водоструя, но сталь толщиной более 1 дюйма — лучший вариант, поскольку лазеры могут «выдыхаться» после 0,75 дюйма. В целом, водоструйная резка лучше справляется с толстыми материалами, чем лазерная, но за счет меньшей скорости. Диапазон толщин для водоструя — от 0,040 до 4 дюймов. Чаще всего встречаются изделия менее 4 дюймов толщиной.
Другие материалы, подходящие для водоструйной резки:
Если водоструйная резка идеальна для толстых материалов, то лазерная — идеальный компаньон для точной обработки тонких материалов. Например, лазер плохо подходит для таких материалов, как гранит: он толстый, хрупкий и разрушается при нагреве лазером. Зато лазер отлично справляется с материалами толщиной менее ½ дюйма, которые нельзя так же быстро и эффективно обработать водоструем, например:
В итоге, использование водоструйной и лазерной резки в тандеме позволяет нам изготавливать любые ваши детали с высокой точностью и по оптимальной цене, независимо от материала и толщины.
Независимо от выбранного метода резки, основные факторы, влияющие на стоимость, следующие:
Водоструйная резка и лазерная резка — идеальная пара для любого производства. Каждый из этих методов имеет свои сильные стороны и уникальные преимущества, поэтому доступ к обоим видам оборудования — мечта любой мастерской.
