Edellinen Seuraava

ESABin osaamiskeskus 

Mikä on teräslevyn paras leikkausmenetelmä

 

Polttoleikkaus, plasma, laser vai vesisuihku

Seostamattoman teräksen leikkaukseen on useita menetelmiä, joista toiset sopivat automatisointiin, toiset eivät. Toiset sopivat ohuemmalle levylle, toiset paksummalle. Toiset ovat nopeita, toiset hitaita. Toiset edullisia, toiset kalliita. Ja toiset ovat tarkkoja, toiset eivät. Tämä artikkeli tarkastelee lyhyesti neljää tärkeintä CNC-ohjatuissa kuvioleikkauskoneissa käytettyä menetelmää, vertaa prosessien vahvuuksia ja heikkouksia, ja mainitsee sitten joitakin kriteereitä käyttökohteeseen parhaiten sopivan prosessin valintaan.

Polttoleikkaus

Polttoleikkaus on ylivoimaisesti vanhin leikkausprosessi, jota voi käyttää seostamattomaan teräkseen. Sitä pidetään yleisesti yksinkertaisena prosessina, ja koneet ja kulutusosat ovat suhteellisen edullisia. Polttoleikkauspolttimella voi leikata hyvin paksua levyä, ja paksuutta rajoittaa pääasiassa syötettävä hapen määrä. 900 tai jopa 1200 mm paksuisen teräksen polttoleikkaus on mahdollinen. Jos kuitenkin puhutaan teräslevyn kuvioleikkauksesta, suurin osa töistä tehdään 300 mm:n paksuisista tai ohuemmista levyistä.

Oikein säädetty leikkauspoltin tuottaa tasaisen, suorakulmaisen leikkauspinnan. Alareunassa on vähän kuonaa, ja yläreuna on vain hieman esikuumennusliekkien pyöristämä. Tämä pinta sopii ihanteellisesti moniin käyttökohteisiin ilman jatkokäsittelyä.

Polttoleikkaus sopii ihanteellisesti levyihin, joiden paksuus on yli 25 mm, mutta sitä voidaan pienin vaikeuksin käyttää noin 6 mm:n paksuuksiin saakka. Se on suhteellisen hidas prosessi, maksimissaan noin 500 mm minuutissa 25 mm:n materiaalissa. Toinen mainio asia polttoleikkauksessa on, että siinä on helppo käyttää useampaa poltinta kerrallaan, mikä moninkertaistaa tuottavuuden.

Plasmaleikkaus

Plasmakaarileikkaus on erinomainen prosessi seostamattoman teräslevyn leikkaukseen ja tarjoaa paljon suuremmat leikkausnopeudet kuin polttoleikkaus hieman heikommalla reunan laadulla. Tässä on plasman hankaluus. Reunalaadulla on paras alue, joka leikkausvirrasta riippuen ulottuu yleensä noin 6 mm:stä 36 mm:iin. Leikkauspinnan suorakulmaisuus alkaa kärsiä, kun levy on todella ohut tai paksu (mainitun alueen ulkopuolella), vaikka reunan sileys ja kuonakäyttäytyminen olisivat edelleen varsin hyvät.

Plasmalaitteet voivat olla hinnakkaita verrattuna polttoleikkauspolttimeen, koska koko järjestelmä vaatii virtalähteen, vesijäähdyttimen (koneissa, joiden virta ylittää noin 100 A), kaasunsäätimen, polttimen johtimet, yhdysletkut & kaapelit sekä itse polttimen. Plasman suurempi tuottavuus polttoleikkaukseen verrattuna maksaa kuitenkin järjestelmän hinnan nopeasti takaisin.

Plasmaleikkauksessa voidaan käyttää useampaa poltinta kerrallaan, mutta kustannusten kasvu rajoittaa määrän tavallisesti kahteen. Jotkut asiakkaat valitsevat kuitenkin kolmesta neljään poltinta yhteen koneeseen, mutta kyseessä ovat tavallisesti high-end-valmistajat, jotka leikkaavat suuria määriä samoja osia tuotantolinjan syöttämiseksi.

Laserleikkaus

Laserleikkausprosessi sopii seostamattoman teräksen leikkaukseen noin 32 mm:iin saakka. 25 mm:n rajan yläpuolella on kaiken osuttava kohdalleen, jotta leikkaus sujuisi luotettavasti, mukaan lukien materiaali (laserluokan teräs), kaasun puhtaus, suuttimen kunto ja säteen laatu.

Laser ei ole kovin nopea prosessi, koska seostamattomalla teräksellä kyse on periaatteessa pelkästä polttoleikkausprosessista, joka käyttää kohdistetun lasersäteen äärimmäistä kuumuutta esikuumennusliekin sijasta. Sen vuoksi nopeutta rajoittaa raudan ja hapen välisen kemiallisen reaktion nopeus. Laser on kuitenkin erittäin tarkka prosessi. Se tuottaa hyvin kapean railon ja pystyy sen vuoksi leikkaamaan erittäin täsmällisiä ääriviivoja ja tarkkoja, pieniä reikiä. Reunan laatu on tavallisesti todella hyvä äärimmäisen pienillä uurteilla ja jättöviivoilla, erittäin suorakulmaisilla reunoilla ja vähäisellä tai olemattomalla kuonalla.

Toinen laserprosessin mainio ominaisuus on sen luotettavuus. Kulutusosien käyttöikä on erittäin pitkä ja koneen automaatio erittäin hyvä, joten monet laserleikkaustoiminnot voidaan tehdä "miehittämättöminä". Kuvittele, että lataat 12 mm:n paksuisen 3 x 12 m:n teräslevyn pöydälle, painat Start-painiketta ja lähdet illaksi kotiin. Kun tulet aamulla töihin, sinulla voi olla satoja osia leikattuna ja valmiina purettavaksi.

Säteen tuottamisen mutkikkuudesta johtuen CO2-laserit eivät ole omiaan leikkaukseen useammilla päillä samassa koneessa. Useammilla päillä leikkaus on kuitenkin mahdollista kuitulasereilla.

Vesisuihkuleikkaus

Myös vesisuihku leikkaa seostamatonta terästä erittäin hyvin ja tuottaa sileän ja äärimmäisen tarkan leikkauksen. Vesisuihkun leikkaustarkkuus voi ylittää laserleikkauksen tarkkuuden, koska reunan sileys voi olla parempi, eikä lämpövääristymää esiinny. Vesisuihku ei myöskään aseta paksuusrajoituksia kuten plasma ja laser. Vesisuihkulla leikkauksen käytännöllinen raja on noin 150-200 mm leikkauksen hitauden ja vesisuihkun hajaantumisen johdosta.

Vesisuihkuleikkauksen huono puoli on toimenpiteen kalleus. Laitekustannukset ovat tavallisesti hieman korkeammat kuin plasmalla tehostuspumpun kalleudesta johtuen, mutta eivät niin korkeat kuin laserilla. Vesisuihkun käyttökustannukset tunnissa ovat kuitenkin paljon korkeammat, mikä johtuu ensisijassa leikkaukseen käytettävän granaattihioma-aineen hinnasta.

Vesisuihkuleikkaus soveltuu myös useammalla päällä leikkaukseen, mikä voidaan toteuttaa myös yhdellä tehostuspumpulla. Jokainen lisäleikkauspää vaatii kuitenkin oman vesisuihkun, mikä taas vaatii joko suuremman pumpun tai pienemmän suutinkoon.

Valintakriteerit

Miten siis valitset viisaasti käytettävän prosessin?

1. Aloita paksuudesta:

  • Jos levy on ohuempi kuin 2 mm, käytä laseria.
  • Jos levy on ohuempi kuin 3,2 mm, käytä plasmaa tai laseria.
  • Jos levy on ohuempi kuin 6,4 mm, käytä plasmaa tai laseria.Jos levy on paksumpi kuin 200 mm, käytä polttoleikkausta.
  • Jos levy on paksumpi kuin 50 mm, käytä polttoleikkausta tai vesisuihkua.
  • Jos levy on paksumpi kuin 32 mm, käytä polttoleikkausta tai vesisuihkua.

2. Ota huomioon tarkkuus- ja reunanlaatuvaatimus:

  • Hyväksytkö plasman reunanlaadun? Useimmat teräslevyvalmisteet voidaan hitsata mainiosti plasmaleikkauksen jäljiltä.
  • Hyväksytkö polttoleikkauksen, plasman tai laserin muutosvyöhykkeen? Ellet, käytä vesisuihkua.

3. Harkitse, kumpi on tärkeämpi: Tuottavuus vai kustannukset?

  • Jos tuotantonopeus on tärkein, vältä vesisuihkua.
  • Jos pieni perusinvestointi ja matalat käyttökustannukset ovat tärkeimmät, harkitse polttoleikkausta.

Ratkaisevat tekijät:
Myöhempien toimintojen toleranssivaatimus

  • Siedätkö satunnaista kuonaa levyn alapinnalla? Ellet, käytä vesisuihkua tai laseria.
  • Vaativatko myöhemmät toiminnot täysin pyöreitä reikiä? Jos vaativat, käytä vesisuihkua tai laseria.

Useammat työkalut
Soveltuvatko osat leikattavaksi kolmella, neljällä tai useammalla polttimella? Silloin polttoleikkaus päihittää plasman ja laserin. Leikkaus useammalla plasmapolttimella on mahdollista, mutta käy kalliiksi, kun otat huomioon kaikkien laitteiden perusinvestoinnin. Useampia vesisuihkusuuttimia voidaan käyttää yhdellä tehostuspumpulla, jos ostat pumpun, jonka virtaama riittää useamman leikkauspään syöttöön. Laserleikkaus on perinteisesti rajoitettu yhteen leikkauspäähän siitä huolimatta, että kuitulaser avaa mahdollisuuden leikata useammalla päällä samanaikaisesti.

Prosessien yhdistäminen
Harkitsemisen arvoinen on myös ajatus monitoimileikkauksesta, jossa käytetään kahta leikkausprosessia samaan osaan. Loogisimmin yhdistettäviä prosesseja ovat vesisuihku ja plasma tai vesisuihku ja polttoleikkaus. Käyttämällä uutta lasertekniikkaa on nyt mahdollista yhdistää myös laser ja plasma tai laser ja polttoleikkaus. Monitoimileikkauksen etu on mahdollisuus käyttää hitaampaa, tarkempaa prosessia joillekin ääriviivoille ja kytkeä sitten nopeampi ja halvempi prosessi muille ääriviivoille. Tuloksena on osien valmistus tarvittavalla tarkkuudella, mutta paljon edullisemmin kuin käyttämällä suuren tarkkuuden prosessia koko osan leikkaukseen.

Yhteenveto

Näiden neljä prosessin paksuusalueiden ja ominaisuuksien limittyminen tekee tiettyyn seostamattomasta teräksestä valmistettavan osan valmistukseen käytettävän menetelmän valinnasta vaikeaa. Niinpä valmistajat ja teräspalvelukeskukset, joiden on pystyttävä leikkaamaan laajaa materiaalivalikoimaa, päätyvät usein koneisiin, jotka on varustettu kahdella tai useammalla leikkausprosessilla. Joskus ainoa tapa selvittää optimaalinen prosessi tiettyyn osaan on kokeilla useita eri tapoja ja katsoa, mikä toimii parhaiten.

Kategoriat: Leikkausautomaatio , Tunnisteet: Laser, Plasma, Vesisuihku

x
x

x

Loading..