Оптоволоконные лазерные труборезы. История. Преимущества. Часть 3

Отсутствие механического воздействия и напряжений

Лазерная головка не соприкасается с материалом, резка происходит бесконтактно. Следовательно, на трубу не передаются вибрации, удары или усилия, как при пилении или пробивке. Это особенно важно для тонкостенных труб и профилей сложной формы — лазер не вносит дополнительных механических напряжений и не вызывает микротрещин. Материал вокруг реза сохраняет исходные свойства, что повышает надежность конструкции. Например, отверстия, вырезанные лазером в трубе каркаса, не ослабляют ее за счет пластических деформаций, как это случилось бы при высечке пуансоном.

Высокая скорость резки и производительность

Современные волоконные лазеры режут металл на порядки быстрее механических методов. Лазерный труборез способен за пару минут выполнить серию сложных вырезов, на которую пиле или сверлильному станку понадобился бы час. В некоторых случаях прирост скорости измеряется сотнями раз. Более того, один лазер заменяет сразу несколько операций: он за один цикл может и раскроить трубу на отрезки нужной длины, и вырезать в них все требуемые отверстия и пазы. Исключается время на перенастройку оборудования между операциями. В результате суммарный производственный цикл детали резко сокращается. Например, по оценкам, лазерная резка труб в 3-5 раз быстрее совокупности операций пиления и последующей сверловки отверстий.

Гибкость и универсальность обработки 

Лазерный труборез не требует смены инструмента для разных форм реза. Любые изменения конфигурации деталей реализуются программно: достаточно загрузить новый чертеж или программу ЧПУ — и станок тут же начинает резать новую форму. Это кардинально отличается от штамповки или сверления, где под каждый новый диаметр отверстия или контур требуется отдельный инструмент. Лазером можно вырезать сложнейшие контуры — от круглых и прямоугольных отверстий до произвольных фигур и пазов – без каких-либо переналадок, нужно лишь задать траекторию. Такая гибкость особенно ценна при мелкосерийном и единичном производстве, а также в опытных цехах, где детали часто меняются. Малые партии трубных конструкций можно изготавливать без изготовления пресс-форм или оснастки, что экономит время и деньги.

Широкий диапазон обрабатываемых материалов и толщин. 

Оптоволоконный лазер уверенно режет практически все металлы, используемые в трубах: углеродистую сталь, нержавейку, алюминий и его сплавы, медь, латунь, титан и др. Разумеется, пределы толщины зависят от мощности лазера — тонкие профили (0,5-1 мм) режутся на низких мощностях, а для толстостенных труб (20-30 мм) нужны высокомощный лазер и правильный газ. Тем не менее сама возможность лазера работать с таким спектром материалов — огромное преимущество. Многие из этих металлов трудно резать механически (например, титановые трубы или высоколегированные стали), а лазер справляется без проблем. Кроме того, станок одинаково точно режет и небольшие трубки диаметром 10-20 мм, и крупные трубы 200-300 мм, нужно лишь соответствующее приспособление для зажима. Большинство лазерных патронов универсальны для широкого диапазона диаметров.

Повышение коэффициента использования материала

Лазерная резка – процесс с узким резом (~0,2-0,5 мм), поэтому отходы материала минимальны. Можно выполнять раскрой трубы, совмещая вырезаемые элементы так, чтобы с одного куска получить максимум деталей. В традиционных методах приходилось закладывать большие припуски на распил и возможные перекосы. С лазером же можно экономно «упаковать» контуры на заготовке, добиваясь минимального количества отходов. Экономия материала особенно важна при работе с дорогостоящими сплавами. Кроме того, отсутствие необходимости делать дополнительную обработку (например, большие технологические отверстия для захода лобзика или фрезы) означает, что никакой лишний металл не удаляется сверх нужного.

Повторяемость и удобство серийного производства

Лазерный труборез — это ЧПУ-станок, поэтому человеческий фактор практически не влияет на качество деталей. Каждая из них режется по одной и той же программе, и отклонения между первыми и сотыми экземплярами минимальны. Такая повторяемость крайне важна для массового выпуска, где требуется взаимозаменяемость деталей. Традиционные ручные способы резки (например, резка труб «болгаркой» по разметке или на ленточной пиле) неизбежно дают разброс размеров и качества реза в зависимости от навыков работника и состояния инструмента. С лазером же, если программа откорректирована и режущие параметры отработаны, каждая труба будет точно соответствовать техническому заданию. Это снижает процент брака и упрощает последующую сборку изделий.

Низкие эксплуатационные расходы и обслуживание

Волоконный лазер не имеет в своем тракте подвижных зеркал и ламп накачки, требующих регулярной замены. Срок службы излучателя измеряется десятками тысяч часов. По сравнению с газовыми лазерами, где каждые 8-10 тысяч часов требовалась замена лазерной трубки или перезарядка газа, волоконный источник может проработать до 100 тысяч часов без замены. Главные расходники — это недорогие защитные стекла и сопла на режущей голове, замена которых относительно редка и проста. Не нужно часто переналаживать оптику или вызывать дорогостоящих специалистов для юстировки. Энергопотребление у волоконного трубореза значительно ниже, чем у эквивалентного по мощности CO₂-станка, что экономит электроэнергию. В целом совокупная стоимость владения (TCO) для оптоволоконного лазера заметно ниже за счет экономии на энергии, ремонтах и простоях. Таким образом, даже если изначально лазерный комплекс дорог, его эксплуатация оправдывает себя в долгосрочной перспективе.

Перечисленные преимущества делают лазерные труборезы привлекательными для самых разных производственных сфер — от крупносерийного автомобилестроения до небольших мастерских по изготовлению металлической мебели. Высокая точность, скорость и гибкость позволяют не только удешевить существующие процессы, но и кардинально пересмотреть конструктивные решения изделий. Детали сложной формы, ранее требовавшие множества операций или нескольких частей, теперь могут вырезаться из цельной трубы лазером за один проход.