Почему растет спрос на лазерные станки или в чем заключается экономическая выгода от применения технологии лазерного раскроя?

Технологические преимущества лазерной резки

Лазерная резка – наиболее прогрессивный процесс обработки металлов – позволяет создавать высококачественные элементы из латуни, меди, легированной, инструментальной и нержавеющей стали, титана, алюминиевых сплавов и др. Детали при нарезании не нагреваются, поэтому лазерную резку применяют для металлов с высокой теплопроводностью. Современные лазеры раскраивают металл толщиной от 0,2 мм до 50 мм.

В качестве инструмента при лазерной резке используется сфокусированный лазерный луч. При непрерывном режиме работы он нагревает обрабатываемый материал до температуры плавления, полученный расплав удаляется струей газа под высоким давлением. При сублимационной лазерной резке металла материал под воздействием лазерного импульса испаряется в зоне резки.

При лазерной обработке на тонколистовом материале не остается окалины, что позволяет сразу передавать детали на следующую технологическую операцию. Кромки реза у листов остаются гладкими и прямолинейными. Кроме того, при лазерной резке листового металла не возникает облоя.

Раскрой материала полностью автоматизирован. Точность раскроя при нарезке составляет не более 0,1 мм, процент отходов минимален. Это позволяет снизить себестоимость производства.

Если проводите сравнение с другими типами технологий, то лазерная резка, в отличие от плазменной, обеспечивает получение более точных по перпендикулярности кромок и более узких прорезей. Сфокусированное лазерное излучение позволяет нагревать достаточно узкую зону обрабатываемого материала, что исключает деформации при резке. Дополнительным преимуществом лазерной резки является точность получаемых деталей, особенно при образовании вырезов, небольших фигур сложной конфигурации и четко очерченных острых углов. Сравнивая качество получаемых деталей и исходя из стоимости затрат на расходные материалы, можно прийти к выводу, что лазерная резка эффективнее плазменной для более тонких листовых материалов, а плазменная — для более толстых. Следует учитывать, что эксплуатационные расходы для обоих типов резки имеют широкий разброс и во многом определяются геометрическими параметрами заготовки, числом отверстий в ней, видом и толщиной разрезаемого материала.

Сегодня на рынке обработки листового металла также популярны координатно-пробивные прессы, для изготовления прямоугольных деталей средних и больших размеров, содержащих формовочные операции. Позволяет производить вырубку практически любого контура, а также пуклевку, неглубокие гибы, выштамповку. Большая скорость обработки и довольно высокая точность. В отличие от лазерных станков координатно-пробивные прессы требуют значительные затраты на инструмент из-за высокого износа, а также необходимо больше время для переналадки оборудования.

Зачем менять технологию реза тонких металлов с экономической точки зрения? Выбор в пользу лазерных станков необходимо делать, если перед производством стоит задача повышать мощности, скорости реза и снижать себестоимость выпускаемой продукции. Лазерные станки позволят:

• повысить производительность примерно в 4 раза;
• увеличить скорость реза в 4 раза;
• повысить точность реза в 3 раза;
• сократить себестоимость реза свыше 32-х раз!
• снизить затраты на расходные материалы более чем в 8,5 раз;
• сократить трудозатраты на настройки, запуски, раскладки деталей на листе и многие другие.

В итоге, вы повышаете качество выпускаемой продукции и со временем существенно сокращаете себестоимость каждого изделия.

Что предлагает рынок?

Только на лазерных станках можно добиться очень высокой скорости раскроя тонкого листа и идеальной кромки. Самые высокие показатели скорости реза на мировом рынке станкостроения у станков HAN’S LASER – до 200 м/мин благодаря технологии реза короткоимпульсным лазером. Кроме того, эти станки способны выполнять раскрой труб до 15 м, Ø20-350 мм, толщиной до 25 мм (как правило, станки других производителей имеют более скромные показатели – длина 6 м, Ø20-200 мм, толщина 10 мм). Листовой металл 20кВт лазерная установка HAN’S LASER режет толщиной до 100 мм и длиной до 22 м. Только станки HAN’S LASER могут снимать фаски и делать наклонные резы в любых плоскостях с углом наклона до ±45°. Точность раскроя на лазерах HAN’S LASER от ±0.05 до ±0.0015 мм/м. Станки позволяют работать с изделиями малого диаметра.  Рассмотрим более подробно, какие технологии внедряет HAN’S LASER.

Справка:  Крупнейший производитель лазерного оборудования в мире HAN’S LASER основан в 1996 г. Открыты три технопарка  с производственной площадью 639 900 м².   В линейке более 200 моделей станков лазерной обработки: лазерные маркеры, лазерные сварочные аппараты, станки лазерной резки, субповерхностные лазерные граверы, лазерные индикаторы и т.д. Компания имеет 4300 патентов, а также обладает десятками авторских разработок. HAN’S LASER – одна из немногих мировых компаний, которая владеет технологией ультрафиолетовых лазеров, тем самым полностью подтверждая статус технологического лидера в лазерной индустрии.  Компания HAN’S LASER является одним из трех членов правления LIA (Лазерный институт Америки) и главным его спонсором. Компания является единственным стратегическим партнером IPG (одним из лучших в мире научно-техническим предприятием в сфере производства лазерной и оптоволоконной техники) и по объему доходов опережает мировые лазерные компании, включая IPG Photonics Corp, Trumpf Laser Division и Coherent Inc. Представительства открыты в 45 странах мира. Эксклюзивный дилер в России компания WRS.

Производство и контроль станков HAN’S LASER осуществляет в 9 этапов. Первый этап осуществляется конструкторским бюро при помощи новейших САПР с применением системы инженерного анализа (САЕ), которая позволяет уже на этапе проектирования исключить все возможные нюансы в конструкции будущего оборудования. Система инженерного анализа включает: статический, частотный и тепловой анализ, анализ устойчивости и устойчивой прочности, вынужденных колебаний. На втором этапе происходит контроль качества металла для производства оборудования. Третий этап – раскрой всех элементов конструкции станка с помощью автоматизированной линии лазерного раскроя, сварочные работы на высокоточных станках. На четвертом этапе станина помещается в промышленную печь, оснащенную нагревательными тэнами, которая позволяет произвести термоотпуск металлоконструкции станины на 360°, что гарантирует снятие всех внутренних напряжений конструкции после операций. На пятом этапе осуществляется мехобработка станины на универсальных обрабатывающих центрах Mitsubishi. Производится одноэтапное непрерывное фрезерование всех базовых посадочных плоскостей, мехобработка отдельных элементов станка на 120 фрезерных центрах Mazak. Данный этап выполняется на автоматизированной линии, состоящей из прецизионных вертикальных фрезерных центров. На шестом этапе станина отправляется на вибрационную обработку. После проведения процедуры снятия внутренних напряжений станина и портал станка проходят промежуточный этап контроля качества. На седьмом и восьмом этапах производится установка линейных направляющих и зубчатых реек. В завершении на девятом этапе станок 10 дней тестируют на соответствие стандартам: режимы раскроя, скорости, точности, толщину материала, работу комплектующих. Только после прохождения всех этапов станок поставляется заказчику.

Технологии  HAN’S LASER

Лазерные головы HAN’S LASER предназначены для установки в оптоволоконные станки лазерного раскроя и резки труб. Запатентованная конструкция обладает повышенным сроком эксплуатации. Даже под воздействием сложных промышленных условий гарантирована стабильность процесса. Интегрированные системы датчиков позволяют полностью управлять процессом обработки. Для максимальной производительности лазерные головы HAN’S LASER оснащены практически всеми известными технологиями реза, датчиками автоопределения кривизны и площади листа, распознавания острых углов, автофокуса, датчиками от столкновения с деталью, оптимизированного расхода газа,  датчиками определения капель воды (при включении функции SOP система не реагирует на капли металла, остающиеся на поверхности, поэтому не меняет фокусное расстояние и  за счет этого достигается максимальное качество резки).  Выполняют множество функций для сокращения времени обработки – Frog Jumping, Fly Cutting и пр. По запросам клиента HAN’S LASER может оснастить портал двойной лазерной головой для максимальной производительности.

В станках HAN’S LASER применяются собственные новейшие системы числового программного управления, предназначенные для мониторинга и контроля всех процессов обработки, выполнения своевременного обслуживания станков и всех комплектующих.   Компания использует собственные эксклюзивные программные продукты для обработки металлического листа с покрытием, с зеркальной поверхностью, для чистого раскроя алюминия, максимального использования «делового» остатка. Отдельно можно выделить клиентскую программу MES, технологию «умного» производства, продукт цифровой трансформации всех производственных линий в единую сеть мониторинга и оптимизации процессов. Вдобавок HAN’S LASER сотрудничает с ведущими мировыми производителями CAD/CAM для максимально удобного управления и повышения производительности (Metalix, Lantek Expert и др.).

Отличительными чертами лазерных комплексов для прецизионного раскроя труб малого и большого сечения можно выделить автоматизацию загрузки/выгрузки труб,  систему непрерывной подачи, зажимное устройство с автоцентрированием (исключает деформации и царапины), подстраивающееся под любую геометрию трубы при постоянном контроле датчиков, а также комплектующий лоток, вмещающий до 3-х тонн сырья. Современная система сенсорных датчиков контролирует непрерывность процесса и может полностью обеспечивать автоматизированный круглосуточный режим.

Кроме того, необходимо упомянуть об ALU G3015 – автоматизированной системе линейной подачи и адресного хранения материалов, которая предлагает быструю загрузку с минимальным участием персонала и высокий уровень производительности одного станка лазерного раскроя: универсальный блок загрузки и выгрузки с небольшой площадью представляет собой идеальный компонент автоматизации станка для двухмерной лазерной резки. Основным элементом является рама с вакуумными присосками. На ней имеются как несущие присоски для транспортировки листовых заготовок, так и вилочные погрузчики для перемещения разрезанных листов. При необходимости можно добавить роботизированную функцию сортировки готовых деталей от отходов и укладки на специальный лоток. Данное динамичное и вариативное решение разработано с целью исключения производственных простоев и снижения себестоимости продукции.

Также  компания разработала FMS G4020MS – интеллектуальное производственное решение для промышленных предприятий, у которых стоят высокие задачи по скорости и качеству обработки. Данная опция предлагает автоматизированную загрузку и выгрузку материала, систему адресного хранения. Высочайший уровень гибкости и возможность индивидуальной простой настройки вкупе с системой управления производством MES максимально полно решают вопросы автоматизации, получения экономической выгоды за счет минимизации участия персонала и к высокому уровню надежности технологического процесса.

Необходимо также отметить, что современная автоматизированная система HAN’S LASER позволяет оптимизировать расход газа в целях экономии и улучшения качества резки.

Оборудование дорогое, но экономия существенная

Итак, подведем итоги преимущества использования лазерной резки:

– изготовленная деталь приобретает идеальную линию среза, которая не нуждается в дополнительной обработке;

– вследствие оптимизации раскроя листа металла значительно сокращается количество отходов;

– контурная резка металла абсолютно любой сложности;

– значительно упрощает обработку деталей из толстых сплавов различных форм;

– возможность вырезать отверстия сверхмалого диаметра и работать с наиболее хрупкими и тонкими материалами;

– предоставляет возможность воплотить в жизнь неординарные и самые смелые авторские идеи;

– увеличение производительности благодаря работе на максимальной скорости лазерного раскроя;

– полная автоматизация производства и как следствие экономическая выгода за счет минимизации участия персонала.

Если вы планируете работать с металлами толщиной до 100 мм, вам важна максимальная  скорость производства изделий, высокое качество без финансовых вложений в  ополнительную обработку, а также минимальные затраты в процессе эксплуатации, тогда лазерные станки –  ваш правильный выбор. Лазерные станки HAN’S LASER позволят еще быстрее окупить первоначальные вложения  за счет внедрения инновационных технологий.