سرعات القطع

للوهلة الأولى ، يجب أن يكون وقت الإنتاج مرتبطًا بسرعة القطع - وفي الماضي ، ركز موظفو المبيعات على مقارنة أعلى سرعة يمكن أن يقطع بها الليزر أي مادة معينة. لكن هذا الرقم ليس مفيدًا في السياق الهندسي العام - لنفس الأسباب التي تجعل للسرعة القصوى لسيارتك تأثيرًا ضئيلًا جدًا على مدى السرعة التي يمكنك قيادتها من جانب إلى آخر في المدينة.

لذلك - تعتبر الليزرات الليفية أسرع بكثير من نظيراتها من ثاني أكسيد الكربون عند قطع المواد الرقيقة بأشكال بسيطة كبيرة - مثل أبواب الثلاجة على سبيل المثال. عند تقييم شراء آلة لهذا النوع من الوظائف ، من المهم أن تتذكر أن وقت العمل الإجمالي يتضمن وقت التغيير من ورقة إلى أخرى. إذا كنت تقوم بتقطيع لوح فولاذي كامل إلى بابين للثلاجة في غضون 3 دقائق ، فقد يكون لسرعة آلية تغيير الألواح تأثير كبير على تكاليف الإنتاج ، حيث يمكن أن يقطع ليزر الألياف بسمك 3 كيلو وات الفولاذ المقاوم للصدأ بسمك 1 مم عند حوالي 30 مترًا / دقيقة (20 ips) وآلة 5 kW CO2 ستحقق فقط حوالي ثلث هذه السرعة. ومع ذلك - إذا كنت تقطع مكونات محل عمل نموذجية (مثل تلك الموجودة في الشكل 1) ، فقد تؤدي ميزة السرعة لليزر الليفي إلى زيادة الإنتاجية بمقدار 25% - 50% بدلاً من 300% المأمول. وذلك لأن الآلات تقضي معظم وقتها في التسارع والتباطؤ والتوقف لاختراق المادة. تتوفر مقاطع الفيديو الآن من TRUMPF و Bystronic والتي توضح هذه النقطة بوضوح شديد وتظهر أن فارق السرعة يصبح أصغر تدريجيًا مع زيادة تعقيد الجزء المقطوع. توضح الأعمال الأخرى التي قامت بها Bystronic أيضًا أن معدلات تسريع الماكينة لا تقل أهمية عن نوع الليزر إذا كنت بحاجة إلى أسرع أوقات الإنتاج. هذا صحيح بشكل خاص عند قطع المواد ذات الأقسام الرقيقة - حيث يمكن لآلة قطع عالية السرعة (ولكن أكثر تكلفة) متصلة بليزر ثاني أكسيد الكربون أن تتغلب على ليزر ليفي متصل بآلة تسريع أقل.

مع زيادة سمك المادة إلى 4 مم (0.16 بوصة) ، تبدأ سرعات القطع لكل من الليزرين في التقارب ، ولأنهما يقطعان بشكل أبطأ ، يتم الوصول إلى أقصى سرعة للقطع في كثير من الأحيان. عند السماكة التي تزيد عن 8 مم (0.32 بوصة) ، يعتبر ليزر ثاني أكسيد الكربون هو التقنية الأسرع - وفي هذا النظام ، تبدأ المقارنة بين سرعات القطع الأعلى في أن تكون مفيدة لأن عملية القطع بالليزر تحدد المعدل وليس خصائص التسريع للآلة.

هناك نقطة أخرى يجب توضيحها هنا وهي حقيقة أن أوقات الثقب قد تحسنت كثيرًا من قبل الشركات المصنعة الأفضل (مثل Bystronic و TRUMPF) خلال السنوات القليلة الماضية. لذا فإن الآلة الجديدة سوف تتفوق على الآلة الأقدم من حيث التسارع وأوقات الثقب بغض النظر عن نوع الليزر المرتبط بها.

باختصار - يقطع ليزر الألياف المعدن بشكل أسرع عند سماكة أقل من حوالي 4 مم (0.16 بوصة) ولكن هذه الاختلافات في السرعة تكون أكثر فائدة عند قطع الأشكال الكبيرة والبسيطة.

تكاليف التشغيل

للحصول على مقارنة دقيقة ، يجب مقارنة تكاليف تشغيل الجهازين لدينا لكل عنصر وليس بالساعة. إذا كانت تكلفة تشغيل الآلة "أ" تزيد بنسبة 10 بالمائة عن الماكينة "ب" ولكنها تنتج منتجات أكثر بنسبة 20 بالمائة في الساعة ، فإن تكاليف تشغيل الجزء الخاص بها تكون أقل ، وليست أعلى من ب.

ومع ذلك ، لحساب التكاليف الفعلية ، نحتاج إلى البدء من تكاليف التشغيل لكل ساعة. يمكن تقسيم تكاليف التشغيل إلى عدة فئات مختلفة ، بما في ذلك ؛

أهم هذه الاعتبارات هي تكاليف الكهرباء. على الرغم من أن الأرقام الدقيقة تختلف من نموذج إلى آخر ، يمكننا أن نفترض أن آلة القطع بالليزر الليفي بقدرة 3 كيلو وات (بما في ذلك استخراج الغبار وما إلى ذلك) تستهلك حوالي 20 كيلو وات بينما تستهلك آلة ثاني أكسيد الكربون بقدرة 5 كيلو وات حوالي ثلاثة أضعاف هذا. تبلغ تكلفة الكهرباء في المملكة المتحدة 0.10 جنيهًا إسترلينيًا تقريبًا للكيلوواط الواحد - لذلك سيكلف ليزر ثاني أكسيد الكربون حوالي 4.00 جنيهات إسترلينية ($6) في الساعة للتشغيل. إذا كنت تحاول خفض التكاليف قبل أي شيء آخر ، فقد تجد أن الليزر الليفي المتصل بآلة أرخص (تسريع أقل) يمكن أن ينتج أجزاء أرخص لأن تكاليف الشراء والتشغيل يتم تقليلها إلى الحد الأدنى. تم إثبات هذه النقطة على أجزاء نموذجية من خلال عدد من التجارب التي أجرتها Bystronic. ستكون تكاليف الإنتاج الجزئي منخفضة على الرغم من أن معدل الإنتاج سيكون منخفضًا أيضًا. من المحتمل أن تكون هذه النقطة مناسبة للشركة المصنعة بدلاً من محل العمل. في حالة متجر العمل ، يجب (نأمل) أن يكون هناك الكثير من العمل في انتظار بدء الليزر - لذا فإن الإنتاجية العالية مهمة للغاية وكل منتج مقطوع له ربح مرتبط به. قد تحتاج الشركة المصنعة إلى الليزر فقط لإنتاج سلع لجزء معين من الأسبوع - لذلك قد يكون الشراء الأمثل هو آلة أرخص للتشغيل (ألياف) وأقل تكلفة (تسريع أقل).

على أساس يومي ، تكلف صيانة ليزر الألياف أقل من ليزر ثاني أكسيد الكربون - ولكن على الرغم من أن تكاليف صيانة ليزر ثاني أكسيد الكربون على مدى عشر سنوات (بما في ذلك حالات فشل العناصر الكبيرة) معروفة جيدًا ، إلا أن ليزر الألياف لم يعد قديمًا بما يكفي يجب معرفة تكاليف استبدال العنصر الكبيرة. قد يكون فشل عنصر كبير نموذجي في ليزر ثاني أكسيد الكربون عبارة عن توربو / منفاخ ، بتكلفة تبلغ حوالي $20،000. يمكن أن تنطوي العناصر الكبيرة الموجودة على ليزر الألياف على تكاليف أعلى بكثير ولكن ليس لدينا بيانات كافية حول الاستخدام طويل المدى حتى الآن.

جودة القطع

في الأيام الأولى لليزر الليفي ، كانت جودة القطع التي يمكن تحقيقها فوق سماكة حوالي 6 مم (0.25 بوصة) أقل بشكل واضح من آلات ثاني أكسيد الكربون. ومع ذلك ، فإن أقسام البحث والتطوير المختلفة للمصنعين قد حسنت هذا الوضع وأصبحت الاختلافات في الجودة بين التقنيتين الآن أقل دراماتيكية. يوضح الشكل 2 مقارنة خشونة الحافة بين نوعي الليزر من العمل المنفذ في معهد اللحام (المملكة المتحدة). على مدى السُمك الموضح هنا ، تحتفظ حافة القطع بالليزر بخشونتها المنخفضة ، لكن حافة القطع بالليزر الليفي تشهد زيادة مطردة في خشونة الحافة مع سماكة المادة - خاصة نحو الجزء السفلي من حافة القطع.

بالنسبة للقطع بمساعدة الأكسجين للصلب الطري ، تم تحسين جودة القطع لألياف الليزر في جميع السماكات كثيرًا خلال السنوات القليلة الماضية ، وهي في الوقت الحاضر قابلة للمقارنة مع القطع بالليزر CO2. من وجهة نظر هندسية عامة ، أقل من 4 مم (0.16) in) حواف القطع متشابهة لكلا النوعين من الليزر للقطع الانصهار - وقد رأيت قطعًا مكافئًا من ثاني أكسيد الكربون / الألياف تصل إلى 6 أو 8 مم (0.25 أو 0.32 بوصة) - ومع ذلك ، نظرًا لأن السماكة تتجاوز هذه السماكة المتوسطة ، صحيح أن الجودة المتطورة لقطع ألياف الليزر أدنى من ليزر ثاني أكسيد الكربون. سيشير بائعو الليزر الليفي إلى أنه لا يزال جيدًا - لكن بعض العملاء لن يكونوا سعداء بأخذ جودة قطع منخفضة لتلك التي اعتادوا عليها. يتم عرض جودة حافة القطع النموذجية للفولاذ المقاوم للصدأ مقاس 10 مم (0.4 بوصة) لنوعي الليزر في الشكلين 3 (ثاني أكسيد الكربون) و 4 (الألياف). هناك زيادة واضحة في خشونة حافة القطع باتجاه أسفل حافة القطع في حالة قطع ألياف الليزر.

مجموعة من المواد

تعتبر الليزرات الليفية أفضل من آلات ثاني أكسيد الكربون في قطع النحاس وسبائك الألمنيوم ولكنها لا تستطيع قطع معظم المعادن غير المعدنية مثل البوليمرات (البلاستيك) أو المنتجات القائمة على الخشب.

تقطع معظم متاجر الوظائف كمية صغيرة فقط من المواد غير المعدنية ، لذا فإن عدم القدرة على قطع البلاستيك يجب أن يكون مصدر قلق بسيط فقط. ومع ذلك - هناك مجال واحد حيث يكون قطع البلاستيك مهمًا للقطع بالليزر. يتم تزويد جزء كبير من الفولاذ المقاوم للصدأ المقطوع بالليزر بغطاء من البلاستيك الواقي. يتم امتصاص شعاع ليزر ثاني أكسيد الكربون بسهولة عن طريق كل من البلاستيك والفولاذ تحته ، وبالتالي يتم قطع المادتين في مسار واحد. في حالة الليزرات الليفية ، عادةً ما يكون البلاستيك المستخدم شفافًا فيما يتعلق بالعارضة ، وإذا كان هذا هو الحال ، فإن آلة القطع تحتاج إلى إجراء عملية القطع في عمليتين ؛

هذه العملية المزدوجة لها عيبان - فهي تهدر وقت الإنتاج ، وتترك بقايا من البلاستيك المصهور على الوجه العلوي لمكون القطع على طول خط القطع (على الرغم من أن هذه البقايا سهلة الإزالة إلى حد ما). قام موردو الفولاذ مؤخرًا بتوفير بعض الطلاءات البلاستيكية الجديدة التي تمتص ضوء الليزر الليفي - والتي يمكن قطعها في مسار واحد في نفس الوقت مع الفولاذ - ولكن هذه ليست متاحة بسهولة بعد.

أمان

يتم تغليف كل من آلات ليزر CO2 وألياف الليزر بشكل مناسب لحماية المشغلين ويتم تصنيفها على أنها آمنة تمامًا. الاختلاف الوحيد بين نوعي الليزر يتعلق بالألواح الشفافة المستخدمة لعرض عملية القطع. في حالة ليزر ثاني أكسيد الكربون ، تصنع هذه الألواح من مادة البولي كربونات الرخيصة والمتاحة بسهولة ، ومن الممارسات المعتادة لمتجر العمل قطع الألواح البديلة الخاصة به حيث تتعرض اللوحات القديمة للخدش والتلف. تعتبر الألواح المستخدمة في ماكينات ألياف الليزر ذات تقنية عالية جدًا ولا يجب استبدالها بالبولي كربونات - حيث أن البولي كربونات ومعظم المواد البلاستيكية الأخرى شفافة لشعاع ليزر الألياف.

الحكم

إذا كنت مديرًا لمتجر عمل مع الانتشار الواسع المعتاد لمتطلبات القطع ، فيجب عليك شراء آلات CO2 حتى يكون لديك عمل مناسب كافٍ لملء سعة ليزر الألياف. يعني هذا عادةً أنه سيكون لديك ما يقرب من ثلاث آلات CO2 لكل آلة ألياف.

إذا كنت رئيسًا لشركة تصنيع تصنع عناصر من معادن ذات أقسام رفيعة أو من النحاس أو سبائك الألومنيوم ، فمن المحتمل أن يكون خيارك الأول هو ليزر الألياف.

ولكن - في كلتا الحالتين ، من الجيد جعل الموردين المحتملين للمعدات يجرون تجارب قطع فعلية على وظائف نموذجية (ولا تنس تضمين أوقات تغيير الورقة في تقييمك)