การตัดแผ่นเหล็กด้วยเลเซอร์: สิ่งที่ไฟเบอร์เลเซอร์ทำได้ตั้งแต่ 12mm ถึง 70mm

คู่มือการเลือกซื้อ · การตัดเหล็กแผ่นหนาด้วยไฟเบอร์เลเซอร์

ทำไมเหล็กแผ่นหนาจึงเป็นโจทย์การตัดที่แตกต่างออกไป

การตัดเหล็กแผ่นด้วยเลเซอร์ที่ความหนาเกิน 20mm ให้ผลลัพธ์ต่างจากการตัดแผ่นบาง 3mm อย่างสิ้นเชิง เพราะความร้อนไม่สามารถระบายออกได้ ผนังร่องตัดดูดซับพลังงาน ตะกรันหลอมเหลวต้องเดินทางออกจากรอยตัดเป็นระยะทางที่ยาวขึ้น และก๊าซช่วยตัดต้องดันผ่านช่องลึกโดยไม่สูญเสียแรงดัน ตลอดหลายทศวรรษที่ผ่านมา ช่วงความหนานี้เป็น domaine ของการตัดพลาสมา การตัดออกซิเจน-เชื้อเพลิง และการตัดด้วยน้ำ ซึ่งแต่ละวิธีมีข้อแลกเปลี่ยนด้านคุณภาพขอบ ความเร็ว หรือต้นทุน ไฟเบอร์เลเซอร์กำลังสูง (12,000W ถึง 30,000W) ได้เปลี่ยนเศรษฐศาสตร์ของการตัดเหล็กแผ่นด้วยเลเซอร์ในช่วง 20–70mm และคู่มือนี้จะอธิบายว่าเทคโนโลยีนี้ทำอะไรได้จริงบ้าง และจะเลือกเครื่องอย่างไรให้เหมาะสม

ไฟเบอร์เลเซอร์ตัดเหล็กกล้าคาร์บอนได้หนาสูงสุดเท่าไร

คำตอบที่ตรงไปตรงมาขึ้นอยู่กับกำลังเลเซอร์ ความคาดหวังต่อคุณภาพขอบ และรอบเวลาที่ยอมรับได้ การตลาดของผู้ผลิตมักอ้างค่าสูงสุดในแง่ดี ตัวเลขด้านล่างสะท้อนขีดความสามารถแบบตัดครั้งเดียวในทางปฏิบัติของเครื่องที่กำหนดค่าสำหรับการผลิต:

ข้อควรระวังสองประการเมื่ออ่านข้อมูลจำเพาะความหนา ประการแรก ความหนาสูงสุดกับความหนาที่ ผลิตได้จริง เป็นคนละเรื่อง: เครื่องอาจเจาะทะลุและตัดแผ่น 70mm ได้ แต่ถ้าความหนานั้นคิดเป็น 5% ของปริมาณงานของคุณ คุณกำลังจ่ายในราคาพรีเมียมเพื่อความสามารถที่ใช้นานๆ ครั้ง ประการที่สอง คุณภาพขอบจะลดลงเมื่อใกล้ขีดจำกัด—ขอบที่สว่าง squarely และมีตะกรันน้อยที่สุดเป็นเรื่องที่ทำได้จริงที่ 70–80% ของขีดจำกัดที่ระบุ ขณะที่การตัดใกล้ขีดจำกัดจะช้าลงและอาจต้องทำความสะอาดขอบ สำหรับตารางแยกตามความหนาและกำลังเลเซอร์ในแต่ละวัสดุ โปรดดู ตารางความหนาของไฟเบอร์เลเซอร์ และคู่มือเฉพาะเรื่อง ข้อกำหนดการตัดเหล็ก 20mm–50mm.

ออกซิเจนเทียบกับไนโตรเจนบนเหล็กกล้าคาร์บอนหนา

บนเหล็กแผ่นคาร์บอน ก๊าซช่วยตัดที่เลือกใช้หลักๆ คือออกซิเจน ปฏิกิริยาคายความร้อนระหว่างเหล็กกับออกซิเจนจะเพิ่มพลังงานให้รอยตัด ซึ่งเป็นสิ่งที่ทำให้แผ่นหนา 25–70mm ตัดได้เลย แลกกับต้นทุนออกซิเจนที่ต่ำกว่าไนโตรเจนมาก ข้อแลกเปลี่ยนคือขอบตัดที่ถูกออกซิไดซ์ซึ่งอาจต้องทำความสะอาดก่อนเชื่อมหรือพ่นสี

• ออกซิเจน: มาตรฐานสำหรับเหล็กกล้าคาร์บอนที่หนากว่า ~12mm ต้นทุนก๊าซต่ำกว่า ช่วยตัดแบบคายความร้อนบนหน้าตัดหนา ขอบออกซิไดซ์เล็กน้อย
• ไนโตรเจน: เลือกใช้เมื่อต้องการขอบที่สว่างและไม่มีออกไซด์บนเหล็กกล้าคาร์บอนสำหรับชิ้นงานที่ส่งต่อไปเชื่อมหรือตกแต่งโดยตรง แต่ที่ความหนาสูง ความต้องการแรงดันและอัตราการไหลของไนโตรเจนจะทำให้ต้นทุนก๊าซพุ่งสูงขึ้นอย่างรวดเร็ว

หากคุณตัดเหล็กกล้าไร้สนิมหรืออะลูมิเนียมควบคู่กับเหล็กกล้าคาร์บอนหนา ความต้องการไนโตรเจนจะเป็นตัวกำหนดต้นทุนดำเนินงานหลักของคุณ นี่คือเหตุผลที่โรงงานที่ลงทุนในเครื่อง 12,000W+ ขึ้นไปจึงจัดงบสำหรับ การผลิตไนโตรเจนด้วย PSA ในสถานที่มากขึ้น—ผลิตไนโตรเจนความบริสุทธิ์ 99.9% ตามต้องการแทนการพึ่งถังที่จัดส่งมา บทวิเคราะห์ของเราเกี่ยวกับ ต้นทุนเครื่องผลิต PSA และ การเลือกความบริสุทธิ์และอัตราการไหล อธิบายหลักการกำหนดขนาด

ไฟเบอร์เลเซอร์เทียบกับพลาสมาเทียบกับออกซิเจน-เชื้อเพลิงบนแผ่นหนา

การเปรียบเทียบนี้แสดงให้เห็นว่าไฟเบอร์เลเซอร์ชนะตรงไหนและไม่ชนะตรงไหน ออกซิเจน-เชื้อเพลิงยังคงครองความหนาสุดขั้วที่เกิน 70mm และต้นทุนดำเนินงานต่ำที่สุด พลาสมารักษาข้อได้เปรียบด้านราคาซื้อเริ่มต้น แต่เมื่อรวมคุณภาพขอบ ความกว้างร่องตัด ของเสียวัสดุ และการลดงานแปรรูปขั้นที่สองเข้าด้วยกัน ไฟเบอร์เลเซอร์กำลังสูงให้ต้นทุนรวมต่อชิ้นที่ต่ำกว่าตลอดช่วง 20–50mm ซึ่งเป็นช่วงที่งานโครงสร้างและงานประกอบหนักส่วนใหญ่เกิดขึ้น กรอบการตัดสินใจฉบับเต็มอยู่ใน การเปรียบเทียบการตัดพลาสมากับการตัดเลเซอร์.

การตัดเหล็กแผ่นหนาด้วยเลเซอร์ถูกใช้ที่ไหน

เหล็กโครงสร้างและการก่อสร้าง

ผู้รับจ้างผลิตที่แปรรูปคานไอ คานรูปตัว H และแผ่นหนากว่า 20mm เป็นกลุ่มที่นำไปใช้ตั้งแต่แรกเริ่ม กระบวนการทำงานแบบเดิมต้องเลื่อย เจาะ และตัดพลาสมาแยกเป็นขั้นตอนต่างหาก ไฟเบอร์เลเซอร์ 20,000W ตัดโปรไฟล์ รู และขอบเอียงได้ในการตั้งครั้งเดียว ช่วยเพิ่มความแม่นยำของขนาดและลดเวลาในการจัดการชิ้นงาน

การต่อเรือและงานทางทะเล

ส่วนตัวเรือมักใช้เหล็กหนา 10–40mm และบางครั้งหนากว่านั้น ไฟเบอร์เลเซอร์ที่ 20,000W–30,000W ทำความเร็วได้เท่าหรือมากกว่าการตัดพลาสมาบนความหนาเหล่านี้ พร้อมขอบที่สะอาดกว่าอย่างมีนัยสำคัญ และร่องตัด 0.2–0.5mm สิ้นเปลืองเหล็กเกรดทางทะเลที่มีราคาแพงน้อยกว่าร่องตัดพลาสมา 2–5mm มาก

ถังแรงดันและหม้อไอน้ำ

การเตรียมรอยเชื่อมขึ้นอยู่กับคุณภาพขอบ ไฟเบอร์เลเซอร์กำลังสูงตัดแผ่นหนา 25–45mm ด้วยขอบที่สะอาดและตั้งฉากซึ่งต้องเตรียมน้อยที่สุดก่อนเชื่อม—มีคุณค่าอย่างยิ่งสำหรับแผ่นท่อ (tube sheet) และแผ่นหน้าแปลนที่คุณภาพรูและความตั้งฉากของขอบเป็นเรื่องสำคัญยิ่ง

เครื่องจักรกลหนักและเครื่องมือเหมือง

เหล็กแผ่นทนสึก (Hardox และเกรดใกล้เคียง) ในช่วง 20–40mm ตัดได้อย่างมีประสิทธิภาพบนเครื่อง 12,000W–20,000W แม้ว่าเกรดที่ผ่านการอบแข็งจะต้องลดความเร็วลงเมื่อเทียบกับเหล็กกล้าคาร์บอนมาตรฐานที่ความหนาเดียวกัน

ข้อกำหนดในทางปฏิบัติที่นอกเหนือจากตัวเลเซอร์

• ขนาดโต๊ะ: 2000×6000mm เป็นพื้นที่ทำงานทั่วไปของเครื่องตัดแผ่นหนา ควรตรวจสอบว่าเพียงพอกับชิ้นงานประจำที่ยาวที่สุดของคุณ
• ตารางการสับเปลี่ยน: การโหลดแบบ twin-pallet ช่วยให้เครื่องจักรที่รับน้ำหนักมากยังคงตัดชิ้นงานได้ในขณะที่ผู้ปฏิบัติงานขนถ่ายชิ้นงาน ในรอบการตัดแผ่นหนายาวๆ นี่คือความแตกต่างระหว่างอัตราการใช้งาน 60% และ 85%
• ระบบจ่ายก๊าซ: ออกซิเจนแรงดันสูงสำหรับแผ่นหนา หรือไนโตรเจนอัตราการไหลสูงสำหรับงานสแตนเลส ควรกำหนดขนาดถังเก็บหรือการผลิตก๊าซในสถานที่ให้เพียงพอต่อความต้องการสูงสุด ไม่ใช่ค่าเฉลี่ย
• ระบบทำความเย็น: ชิลเลอร์ระดับอุตสาหกรรมที่ออกแบบสำหรับการทำงานต่อเนื่องที่อุณหภูมิแวดล้อมของคุณ แหล่งจ่าย 20kW–30kW จะสร้างความร้อนสูงมาก
• การป้องกันความปลอดภัย: ไฟเบอร์เลเซอร์ 12kW+ เป็นแหล่งกำเนิดคลาส 4 ควรวางแผนใช้ ตู้ครอบนิรภัยคลาส 1 ในบริเวณที่ผู้ปฏิบัติงานทำงานใกล้เครื่องจักร

การเลือกเครื่องจักรให้เหมาะกับสัดส่วนความหนาของคุณ

เกณฑ์การคัดกรองที่เป็นประโยชน์จากโรงงานผลิตจริง: หากงานมากกว่า 30% ของคุณเป็นเหล็กกล้าคาร์บอนหนา 20mm ขึ้นไป เครื่องจักร 12,000W–20,000W มีแนวโน้มจะช่วยเพิ่มกำลังการผลิตและลดต้นทุนต่อชิ้น เมื่อเทียบกับการจ้างผลิตภายนอกหรือกระบวนการทำงานหลายขั้นตอน หากแผ่นหนาเป็นธุรกิจหลักของคุณ ไม่ใช่แค่บางส่วน การก้าวไปสู่ 30,000W จะเพิ่มขีดความสามารถรองรับเหล็กกล้าคาร์บอนหนาถึง 70mm และสแตนเลสหนาถึง 40mm และรวมงาน oxy-fuel, พลาสมา และวอเตอร์เจ็ตไว้ในระบบเดียว ไม่ว่าจะทางใด ควรขอให้ตัดตัวอย่างบนวัสดุเกรด ของคุณเอง ที่ความหนา ของคุณเอง ก่อนตัดสินใจ การทดลองตัดจะเผยคุณภาพขอบและความเร็วได้น่าเชื่อถือกว่าเอกสารข้อมูลจำเพาะมาก