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更换传统切割系统

发布时间:[2019-06-27 14:27:35]

更换传统切割系统

过去二十年中大型激光切割机使用的脉冲钕掺杂钇铝石榴石(Nd:YAG)激光器绝对是很好的工作。不幸的是,仍在运行的原始脉冲Nd:YAG激光器无法与新的激光器功能相匹配,并且越来越难以维修。虽然其中许多系统已经升级为光纤激光器,但它们仍然受到旧支撑系统以及传统App的慢速老化控制器的困扰。

简而言之,激光,机械,控制器,App,水系统和自动化管道装载机技术都在继续发展。所有这些组件都有助于更好的切割,更高的生产率和更短的停机时间。

激光。过去使用的脉冲Nd:YAG激光器已被光纤激光器取代,光束质量更好,不随脉冲能量和平均功率而变化。这种光束提供更小,更一致的聚焦光斑尺寸,从而产生更严格的切割公差,并且光斑尺寸低至10微米,能够切割更精细的细节特征。这些激光器提供超过5千赫的脉冲频率和低至20微秒的脉冲宽度,以实现各种管材料和壁厚的能量输入优化。较高的频率可用于最大化一系列零件厚度的加速度和速度。

从操作角度来看,光纤激光器具有许多优点。它们是空气冷却的,使用单相240伏电源,并且二极管的寿命大于70,000小时。显示了通过新的激光管切割技术和激光管切割特写产生的管的示例。

光纤激光器使用微秒脉冲,并具有足以满足许多应用的切割速度和边缘质量。飞秒激光器提供的激光脉冲小于400 x 10-15秒,或比光纤激光器短约100万倍。脉冲持续时间非常短,加上千兆瓦级的峰值功率,可以实现特殊的切割能力。光纤激光器具有熔融切割机构,由此激光脉冲熔化金属,然后通过同轴高压气体从该部件喷射金属。飞秒激光器的非常高的峰值功率和比材料的传导时间短的脉冲持续时间产生非常接近纯的蒸发机制。由于在切割过程中没有熔体产生,因此没有毛刺,这对诸如镍钛诺之类的材料非常有益。

以普遍存在的冠状动脉支架为例,这是大型激光切割机首批采用Nd:YAG和光纤激光器制造的器械之一。首先,必须使用机械工具在内部对零件进行机械加工,磨削或清洁,最后进行去毛刺。然后必须进行化学蚀刻处理以清理边缘,然后进行电解抛光步骤。这些步骤非常耗时。它们还可能导致部件变脆或变形,并可能导致微裂纹。产率往往在70%的范围内,这意味着相当数量的最终产品的损失,这在镍钛诺的情况下可能是显着的材料成本。

相比之下,飞秒激光产生无毛刺切割,大大减少了耗时的后处理步骤。对零件进行机械加工,然后进行电化学处理以使边缘变圆。零件的完整性得到改善,产量可以接近95%。此外,使用飞秒激光对制造商来说可能是一个有吸引力的主张,可能希翼在内部进行切割过程,但不想经历繁重的繁文缛节,同时带来必要的化学后处理材料和光纤激光切割所需的工艺。

 
此处在管切割过程中使用水以确保激光不会损害相对墙的内表面。

凭借其最小的热输入,飞秒激光器适用于切割小部件中的小特征,具有良好的边缘质量和特征清晰度。显示了飞秒激光切割的一些示例。

大多数支架和管道都是金属。然而,食品和药物管理局批准的聚合物支架和支架现在已经上市,只能用飞秒激光切割。光纤激光器在聚合物中的吸取不足以进行高质量的切割。飞秒激光具有如此大的光子密度,通过称为多光子吸取的过程被聚合物材料吸取,这使得切割成为可能。通过使用超过1微米的绿色波长可以进一步增强这种切割,这提供了更好的切割质量,更快的速度和更大的加工窗口。

App,控制器和机械。新的数字运动控制器和改进的系统加速使制造商能够以更少的错误和更快的速度遵循编程的加工路径。在大多数管材切割应用中,循环时间的限制因素是运动,特别是旋转轴,因此机械和控制器性能的提高是最大化生产的关键部分。

作为日常操作的一部分,操作员与控制App的交互可以优化设置和过程监控的效率。大屏幕显示器的使用促进了单屏,面向操作员的界面。

此外,在线传感器,仪表,数字流量计和阀门可以报告所有过程关键参数的状态,包括辅助气体压力,水流量和压力。这些重要的过程条件不仅受到监控,而且还可以通过报警和错误状态设置低水平值,以避免浪费材料库存,设备损坏和停机时间。

水系统。在许多传统激光设计中,水系统是一个薄弱环节,需要持续关注和维护以保持机器运转。诸如小水箱尺寸,具有短寿命的泵以及缺乏内部流量监控等问题导致系统可能被视为有些不可靠。使这些问题更加复杂的是,通常很难更换滤水器。

如今,新系统具有10加仑的油箱尺寸,四级碎片过滤,智能可编程流量阀,多个电磁开关以防止大量漏水,以及抽屉式安装的硬件,可在几秒钟内更换过滤器。用户界面为操作员提供了所有必要的信息,以及预先设定的安全措施和通过/不通过限制,以确保一切顺利。

自动管装载机。标准支架和管切割器手动装载管道,通常长达3米。然后切割器根据程序切割零件并使管前进。当切割大部分管时,移除剩余部分并装入新管。

随着提高生产率和降低劳动力成本的压力越来越大,许多制造商现在正在使用自动管式装载机为激光切割机供料。虽然不建议这些机器在“熄灯”模式下运行,但它们有助于减少分配给机器的劳动力。

开放式架构系统设计

任何系统的关键部分是使硬件每天都可供操作员使用。有助于实现此目的的一个特征是在花岗岩上复合以获得更好的减振效果。由于复合材料具有均匀的内部结构,因此可以对其进行机械建模和优化,以实现隔振,承载能力和负载偏转。这些特征使悬臂能够支撑聚焦光学器件并跨轴移动。因此,这种类型的机器采用开放式设计,操作员可以轻松进入工作区域

更好的技术,更好的零件

最新一代支架和管切割系统的大型激光切割机设计和切割性能比传统机器具有显着的优势和能力。利用这些技术进步的制造商可以期待通过这些新的用户友好且可靠的工具提高生产率。


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