Производительность резки металла

Производительность показывает – сколько деталей производится в заданный временной период. Наиболее критичный фактор – это скорость резки. Следует также учесть массу дополнительных факторов – время, потраченное на предварительный прогрев, задержки прожига, необходимые дополнительные операции и автоматизацию производства.

На (рисунке 6) показаны скорости для трех выбранных толщин, разрезанных с помощью кислородно-газовой резки, воздушной плазменной резки, высококачественной плазменной резки, лазерной резки.

Рисунок 6 – Сравнение скоростей резки различными способами при оптимальном качестве реза [6]

Сравнение скоростей может быть использовано для расчета количества получаемых деталей в час, если известна общая линейная длина (периметр) реза. Например, если требуется вырезать деталь 120х120мм, то линейная длина реза будет 480 мм. Таким образом, получаем количество деталей в час, как показано в (таблице 2).

Таблица 2 – Сравнение производительности

Наилучший результат у современной плазменной резки – 554 детали. Тем не менее, есть другие факторы, которые влияют на производительность. Данный пример не берет во внимание задержки на прогрев или прожиг, которые обычно сопутствуют кислородно-газовой резке.

Лазер также имеет задержки прожига, хотя меньшие. Из всех трех, наименьшие задержки прожига у плазменной резки, поскольку отсутствует необходимость разогрева перед прожигом. Энергия, передаваемая металлу, настолько велика, что прожиг происходит очень быстро.

Кроме того, дополнительного времени могут потребовать следующие операции – например, удаление нагара. Это вызовет уменьшение количества выпускаемых деталей, особенно при кислородно-газовой резке.

Лазерный луч позволяет разрезать металлы толщиной до 15-20 мм, хотя наибольший эффект достигается при толщине 6 мм. Существенным недостатком лазерной резки является низкий КПД самого лазера (всего 15%), что не позволяет обрабатывать листы толще 12 мм. К тому же не все металлы можно резать лазером: алюминий, титан и высоколегированные стали обладают сильными отражательными свойствами, и мощности лазера попросту может не хватить для всей толщины металла. Выбор лазерной резки (Рисунок 7).

Рисунок 7 – График выбора оптимального способа резки металла [7]

Отсутствия термического воздействия на материал, гидроабразивная резка также предлагает ряд преимуществ в сравнении с другими технологиями резки и решает ряд технологических задач, спектр которых постоянно растет и расширяется (таблица 3):

Таблица 3 – Технические задачи

	Гидрорезка	Плазма	LЛазер	ЭЭО
Процесс	Процесс разрушения жидкость абразив	Процесс расплавления с использованием высокотемпературной ионизированной газовой дуги	Процесс расплавления с использованием направленного лазерного луча	Процесс разрушения с использованием электроразряда
Mатериалы	Любой материал.	Главным образом, сталь, нержавеющая сталь и алюминий.	Главным образом, сталь, нержавеющая сталь и алюминий. Также можно резать различные другие материалы.	Только электропроводные материалы.
Tолщина	До 24 дюймов (60 см), практически любой материал. Ограничение по оси Z – единственное ограничение толщины.	До 2-3 дюймов (5-7,5 см), в зависимости от материала.	Как правило, 1 дюйм (2,54 см) или меньше, в зависимости от материала.	Как правило, 12 дюймов (30,5 см) или меньше.
Точность детали	До 0,001 дюйма	До 0,01 дюйма	До 0,001 дюйма	До 0,0001 дюйма
Вложение денежных средств	От 60 тыс. долл. до 300 тыс. долл. и больше	От 60 тыс. долл. до 300 тыс. долл. и больше	От 200 тыс. долл. до 1 млн долл. и больше	От 100 тыс. долл. до 400 тыс. долл. и больше
Наладка станка	Одинаковая для всех материалов	Разные для разных проектов	Различные газы и параметры для различных материалов	Разные типы подводки для разных проектов

В 21 веке лазер стал широко использоваться в ювелирном производстве. Используют лазерную, плазменную и кислородно-газовую резку. Соединяют несколько технологий, как лазерная резка и лазерная гравировка (рисунок 1).