3D Lazer Boru Kesim Kılavuzu: İşlem, Araçlar ve Uygulamalar

1964'te, dünyanın ilk endüstriyel lazeri tanıtıldı ve sadece 1 miliwatt (mW) gibi mütevazı bir çıktı sağladı. Sadece üç yıl içinde, 1967'de, lazer gücü 1.000 watt'ı aştı; bu, 1 mm kalınlığındaki çeliği kesmeye yetecek kadardı ve enerji çıktısında milyon katlık bir sıçramayı temsil ediyordu. Bu atılım, lazer işleme çağının başlangıcını işaret ediyordu.

Modern üretimin yüksek hassasiyet, verimlilik ve esneklik talepleri tarafından yönlendirilen geleneksel boru kesme yöntemleri, çeşitlendirilmiş üretim gereksinimlerini karşılamakta giderek daha fazla zorlanıyor. Buna karşılık, yüksek güçlü lazerleri, yüksek hızlı çok eksenli CNC sistemlerini ve akıllı yazılım kontrolünü birleştiren 3D lazer boru kesme teknolojisi ortaya çıktı ve gelişmiş boru işlemede önemli bir yenilik haline geldi.

Tasarım ve Üretim Özgürlüğü: Bu teknoloji, yapısal bileşenlerin, standart dışı boru profillerinin ve otomotiv parçalarının işlenmesinde yeni olanaklar sunuyor ve hem tasarımda hem de üretimde benzeri görülmemiş bir özgürlük sağlıyor.

Teknolojinin Gerektirdikleri: Avantajlarına rağmen, 3D lazer tüp kesimi daha yüksek teknik gereksinimlerle birlikte gelir. Tutarlı, yüksek kaliteli sonuçlar elde etmek, mekanik tasarım, senkronize CNC kontrolü ve gelişmiş takım yolu optimizasyon algoritmalarını kapsayan entegre bir sistem düzeyinde yaklaşıma bağlıdır.

1.03D Lazer Boru Kesimi Nedir?

Çok Eksenli Yetenek ve Malzeme Esnekliği:
Dönen ve eğilebilen bir lazer kesme kafasıyla donatılan 3D lazer sistemleri yuvarlak boruları, kare ve dikdörtgen boruları, C kanallarını, açılı demirleri, eliptik profilleri ve açık kesitli şekilleri işleyebilir. Kesme kafası birden fazla eksende eğilebilir ve 45°'ye kadar kesme açıları sunabilir. Bu, onu gömme delikler, pah kırma ve eğimli kenarlar için ideal hale getirir ve özellikle kaynaklı bağlantılar veya dolgu maddesi içermeyen kaynak hazırlığı gerektiren uygulamalarda faydalıdır.

Entegre Çoklu Görev:
3D lazer sistemi, tek bir işlemde kesme, pah kırma ve pah kırma işlemlerini gerçekleştirerek manuel müdahaleyi ve üretim süresini azaltır. Hem prototiplemeyi hem de yüksek hacimli üretimi destekler ve çeşitli üretim senaryolarına esnek bir şekilde uyum sağlar.

3D Tüp İşleme için Temel Kontrol Gereksinimleri:
Düz levha işlemenin aksine, boru kesme lazer ışınının 3B bir yapı etrafında dinamik olarak hareket etmesini gerektirir. Bu, birkaç kritik parametrenin hassas bir şekilde kontrol edilmesini gerektirir:

• Nozul Mesafesi ve Odak Konumu: Boru yarıçapına ve kesim geometrisine göre dinamik olarak ayarlanmalıdır
• Lazer Gücü ve Kesim Hızı: Duvar kalınlığındaki değişikliklere gerçek zamanlı adaptasyon gerektirir
• Odak Yüksekliği Ayarı: Dinamik odaklama, kesim kalitesini ve verimliliğini artırarak termal hasarı ve malzeme israfını en aza indirir

Açısal Kesimin Zorlukları ve Telafi Önlemleri:
Lazer ışınları konik bir profile sahip olduğundan, kesme açısıyla birlikte kerf genişliği değişir ve bu da boyutsal doğruluğu ve kaynak uyumunu etkileyebilir. Telafi etmek için:

• Kerf Telafisi: Sistem, doğru parça uzunluklarını ve birleştirme hassasiyetini korumak için kesme genişliği değişimine göre ayarlanmalıdır
• Odak ve Gaz Akış Kontrolü:Odak konumunu ve yardımcı gaz açısını değiştirmek, türbülans ve gaz kaybını önlemeye yardımcı olur; özellikle 45° eğimlerde kritik öneme sahiptir ve bu sayede istikrarlı ve verimli bir kesim sağlar

Tüp Düzensizliklerinin Gerçek Zamanlı Telafisi:
Borular, konsollu konumlandırma nedeniyle başlangıçta eğilme, yanal sapma veya deformasyon gösterebilir. Entegre ölçüm ve destek sistemleriyle donatılmış gelişmiş 3D lazer kesim makineleri, bu sorunları gerçek zamanlı olarak tespit edip telafi edebilir; böylece tolerans hataları ve malzeme israfı azalır.

2.03D Lazer Boru Kesim Teknolojisinin Uygulama Örnekleri

3D lazer boru kesimi, yüksek hassasiyetli ve yüksek verimli boru işleme için modern üretimde yaygın olarak uygulanır. Özellikle çelik yapılar, havacılık ve karmaşık üretim gerektiren diğer endüstriler gibi sektörler için çok uygundur. Aşağıda bu gelişmiş teknolojinin avantajlarını ve pratik kullanımını vurgulayan tipik uygulama senaryoları verilmiştir:

• Otomatik Besleme ve Tüp Yükleme:
  Otomatik demet yükleyiciler ağır boruları verimli bir şekilde işler, kurulum süresini önemli ölçüde azaltır ve operatör güvenliğini iyileştirir. Yüksek hacimli üretimde otomasyon, kesme istasyonunda hızlı ve istikrarlı boru konumlandırmasını garanti eder, verimi önemli ölçüde artırır ve işgücü gereksinimlerini azaltır.
• Ağır Hizmet Tipi Boru Kesme ve Eğim Açma:
  H-kirişler, U-kanallar ve L-profillerde hassas, sıfır atıklı kesimler ve eğimler yapma kapasitesine sahiptir. Sistem, süreç boyunca güvenli sıkıştırma sağlamak için tam stroklu üç aynalı destek mekanizmasıyla donatılmıştır. Yapısal çelik, kule imalatı ve köprü inşasında yaygın olarak kullanılır ve yüksek hassasiyetli imalat talebini karşılar.
• Akıllı Yuvalama ile Yüksek Hassasiyetli Kesim:
  ALEKVS akıllı yuvalama yazılımıyla, kesme yolları malzeme israfını en aza indirmek için otomatik olarak optimize edilir. Yazılım, hem kare hem de yuvarlak borular için yol sıralamasını destekler ve verimli ve tutarlı kesmeyi sağlamak için yüzey düzenine veya aralığa dayalı takım yolları oluşturur.
• Sıfır Atık Kesim Teknolojisi:
  Ağır hizmet uygulamaları için akıllı üç aynalı sıfır atık kesme sistemi malzeme kaybını ortadan kaldırır. Birden fazla ayna arasında senkronize hareketi etkinleştirerek sistem, hurda üretmeden uzun boruların tam uzunlukta ve doğru bir şekilde kesilmesini sağlar ve üretim maliyetlerini etkili bir şekilde düşürür.
• Ağır Tüpler İçin Dinamik Destek:
  Tam stroklu servo tahrikli takip destek sistemi, kesme sırasında borunun dikey konumunu korumak için gerçek zamanlı olarak ayarlanır. Bu, sarkmayı veya salınımı önler ve tüm iş parçası boyunca kesme kararlılığı ve doğruluğu sağlar; özellikle uzun veya ağır borular için önemlidir.
• Çok Fonksiyonlu Kesme Yetenekleri:
  3D lazer kafası, kaynak mukavemetini ve düzgünlüğü artıran 45° eğimli kesme gibi gelişmiş işlevleri destekler. Ayrıca, karmaşık yapısal bileşenlerin ihtiyaçlarını karşılayarak çok yönlü boru bağlantıları için Y-dal deliklerinin hassas bir şekilde oluşturulmasını sağlar.
• Şekillendirilmiş Tüplerin ve Karmaşık Yapıların İşlenmesi:
  3D lazer kesimi, düzensiz bükülmüş tüpleri ve karmaşık 3D yapısal parçaları işlemeyi mümkün kılan mekansal kontur takibine olanak tanır. Bu yetenek, mobilya iskeletleri ve endüstriyel yapılardaki montaj yuvaları veya hizalama delikleri gibi özel, yüksek hassasiyetli uygulamalar için idealdir.

3.03D Tüp Lazer Kesim Makinesi Nedir?

3 boyutlu tüp lazer kesim makinesi çeşitli mekansal açılarda metal boruları kesmek ve pahlamak için tasarlanmış yüksek hassasiyetli bir CNC sistemidir. Enerji kaynağı olarak bir lazer ışını ve çok eksenli bir hareket kontrol sistemi kullanarak karmaşık yüzeylerde ve dikey olmayan açılarda doğru kesim sağlar. Gelişmiş üretim ve akıllı imalatta önemli bir araçtır.

Temel Fonksiyonlar ve Uygulamalar:
3D tüp lazer kesim makinesi, yuvarlak, kare, dikdörtgen ve eliptik tüpler dahil olmak üzere çok çeşitli metal tüp profillerini işlemek için çok eksenli koordinasyona (genellikle 5 eksenli veya 6 eksenli) sahiptir. Açısal kesimler, uzamsal eğimler, delikler ve diğer karmaşık geometrileri yüksek hassasiyetle gerçekleştirebilir.

Çalışma Prensibi:
Fiber lazer, kesme kafası tarafından tüp yüzeyine odaklanan yüksek enerjili bir ışın üretir ve malzemeyi lokal olarak eriterek kesme işlemini gerçekleştirir.
3D kesme kafası, X, Y, Z ve döner eksenlerle koordinasyon halinde çalışarak hem dönme hem de eğilme yeteneğine sahiptir, ışın yolunu hassas bir şekilde kontrol eder ve karmaşık 3D kesme görevlerini gerçekleştirir.
Sistem, kaynak yapmaya hazır eğimler ve karmaşık konturlar hazırlamak için 45° veya 60° gibi çeşitli eğimli açılarda kesmeyi destekler.

Ana Bileşenler:

• Lazer Kaynağı:Genellikle 1kW ile 6kW arasında güce sahip bir fiber lazer
• 3D Kesim Kafası:Çok açılı işlemler için hem eğme hem de dönme hareketine izin verir
• CNC Kontrol Sistemi:Çok eksenli koordinasyonu etkinleştirir, verimli programlama için CAM dosyası içe aktarımını destekler
• Otomatik Sıkıştırma ve Döner Besleme Sistemi:Doğru tüp konumlandırmasını ve beslemesini sağlar
• Kuyruk Stoğu ve Akıllı Yuvalama Sistemi (Opsiyonel):Malzeme kullanımını optimize eder ve atığı azaltır

Örnek Kesme Yetenekleri:

• Boru Ucu Açısal Kesimler / Pahlama:Kaynak hazırlığı için hassas açılar sağlar
• Keyfi Açılarla Delik Kesme:Boru yüzeylerindeki karmaşık delik yerleşimleri için uygundur
• Kilitleme Yuvaları ve Konumlandırma Delikleri:Hassas uyum ve montaj hizalamasını mümkün kılar

4.03D Lazer Boru Kesme Sisteminin Temel Bileşenleri

• Fiber Lazer Kaynak:
  Düşük bakım gereksinimleri ve yansıtıcı malzemelerle mükemmel uyumlulukla yüksek enerji yoğunluğu sunar. Fiber lazerler, işletme maliyetlerini en aza indirirken hassas kesim için kararlı bir ışın çıkışı sağlar.
• 3D Lazer Kesim Kafası:
  Entegre dönüş, eğme mekanizmaları ve otomatik odaklama optikleriyle donatılan kesme başlığı, her türlü mekansal açıda hassas kesime olanak tanır. Boru ucu kesimlerinden karmaşık 3B profillere kadar geniş bir uygulama yelpazesini destekleyerek işlem esnekliğini artırır.
• Çok Eksenli Hareket Kontrol Sistemi:
  5 eksenli veya 6 eksenli senkronize hareketi (X/Y/Z + dönüş + eğim) destekler ve eş zamanlı çok boyutlu kesmeye olanak tanır. Bu, karmaşık boru geometrilerini işlemek ve üretim verimini artırmak için önemlidir.
• Akıllı Kelepçeleme ve Takip Destek Sistemi:
  Boru tipini otomatik olarak belirler ve hassas sıkıştırma ve hizalama sağlar. Servo tahrikli destek sistemi, deformasyonu veya titreşimi önlemek için kesme sırasında gerçek zamanlı olarak ayarlanır ve kararlı ve doğru sonuçlar sağlar.
• Entegre CAM Yazılımı:
  Doğrudan CAD dosyası içe aktarımına, takım yolu planlamasına ve akıllı simülasyona olanak tanır. CAM sistemi, geometriye göre kesme parametrelerini otomatik olarak optimize ederek malzeme israfını ve çevrim sürelerini azaltır.
• Otomatik Yuvalama ve Takım Yolu Optimizasyonu:
  Dahili yuvalama işlevi, boru uzunluğu ve profil boyutlarına göre kesme düzenlerini düzenleyerek malzeme kullanımını en üst düzeye çıkarır ve operasyonel verimliliği artırır.
• Yüksek Hızlı Hassas Servo Tahrik Sistemi:
  Gelişmiş servo motorlar ve sürücüler hızlı kesim ve son derece hassas konumlandırma sağlar. Bu, karmaşık şekiller ve değişen duvar kalınlıkları işlenirken bile tutarlı sonuçlar sağlar.
• Lazer Güç Kontrol Sistemi:
  Malzeme türüne ve kalınlığına göre lazer gücünü otomatik olarak ayarlayarak optimum kesme dengesi elde eder; aşırı veya yetersiz kesmeyi önler ve hem kesim kalitesini hem de malzeme verimliliğini artırır.
• Yardımcı Gaz Kesme Sistemi:
  Kesme sırasında ısıdan etkilenen bölgeyi optimize etmek için gaz akışını hassas bir şekilde düzenler. Bu, kesme hızını ve işlem güvenilirliğini artırırken çapakları ve kenar deformasyonunu en aza indirir.
• Entegre Uzaktan İzleme ve Bakım:
  Sistem, makine durumunu gerçek zamanlı olarak izlemek için uzaktan tanılama içerir. Potansiyel arızaları önceden tespit edebilir ve uyarılar verebilir, böylece duruş süresini azaltır ve bakım planlamasını iyileştirir.

5.0Doğru 3D Lazer Boru Kesme Makinesi Nasıl Seçilir

3D lazer tüp kesme sistemi seçerken, temel teknik özelliklerin ötesinde, makinenin gerçek üretim gereksinimlerine ve atölye koşullarına göre değerlendirilmesi esastır. Aşağıdaki faktörler dikkate alınmalıdır:

• Desteklenen Boru Tipleri ve Boyut Aralığı:
  Makinenin uygulamalarınız için gereken belirli boyutları ve profilleri işleyebildiğinden emin olun. Temel parametreler şunlardır:
  • Yuvarlak Boru Çap Aralığı:Farklı makineler farklı çap aralıklarını destekler; bunların işleme ihtiyaçlarınızla uyumlu olduğundan emin olun.
  • Duvar Kalınlığı Sınırı:Kalın duvarlı (5 mm'den büyük) borularda, verimli kesim sağlamak için daha yüksek lazer gücü çok önemlidir.
  • Standart Dışı Profillerle Uyumluluk:Kare, dikdörtgen veya diğer özel şekilli boruların işlenmesi gerekiyorsa, makinenin bu profilleri destekleme kapasitesini teyit edin.
• Otomatik Yükleme ve Boşaltma Sistemlerinin Mevcutluğu:
  Otomasyon, özellikle yüksek hacimli üretimde üretkenliği önemli ölçüde artırır ve manuel işçiliği azaltır. Otomatik bir malzeme taşıma sistemi, partiler arasında kesintisiz tüp beslemesini mümkün kılarak duruş süresini en aza indirir ve çıktı verimliliğini en üst düzeye çıkarır.
• Eğik Kesim Yeteneği İçin Gereksinimler:
  Uygulamanız kaynaklı montajları içeriyorsa, eğimli kesme işleviyle donatılmış makinelere öncelik verin. Eğimlendirme, kaynak mukavemetini, doğruluğu ve tutarlılığı artırmak için boru uçlarında açılı kesimler yapılmasına olanak tanır ve bu da nihai ürün kalitesini doğrudan etkiler.
• Lazer Güç Eşleşmesi:
  Lazer gücü, malzeme türü ve duvar kalınlığına uygun olmalıdır. 5 mm'den kalın tüpler için, kesim kalitesini ve hızını korumak için 3 kW'ın üzerinde bir lazer güç çıkışı önerilir. Daha yüksek güç, daha derin ve daha hızlı kesimler sağlar ve bu da onu kalın duvarlı malzemelerin işlenmesi için uygun hale getirir.
• Yazılım Kullanılabilirliği ve Genişletilebilirliği:
  Entegre kontrol yazılımı doğrudan kullanım kolaylığını ve kesme doğruluğunu etkiler. Aşağıdakileri göz önünde bulundurun:
  • Kullanım Kolaylığı:Yazılım arayüzünün kullanıcı dostu olup olmadığını, CAD dosyası içe aktarımını destekleyip desteklemediğini ve verimli takım yolu planlamasına izin verip vermediğini değerlendirin.
  • Genişletilebilirlik:Sistemin gelecekteki yükseltmeleri, yeni özellikleri ve diğer makinelerle veya üretim sistemleriyle entegrasyonu destekleyip destekleyemeyeceğini değerlendirin.

6.02D ve 3D Lazer Kesim Arasındaki Temel Farklar

7.03D Lazer Boru Kesiminin Temel Avantajları

• Hız: Lazer kesim, özellikle karmaşık geometriler ve çok açılı işlemler için geleneksel mekanik kesime göre önemli ölçüde daha hızlı çalışır.
• Kalite: 3D lazer kesim, minimum çapak oluşumuyla temiz kenarlar sunar. Isıdan etkilenen bölge (HAZ) dardır, malzeme deformasyonunu azaltır ve yüksek kaliteli bitmiş parçalar sağlar.
• Çok yönlülük: Bir sistem, çelik, paslanmaz çelik ve alüminyum gibi çok çeşitli malzemeleri işleyebilir ve yuvarlak, kare, dikdörtgen borular, açılı demir ve I kirişler dahil olmak üzere çeşitli profilleri destekler.
• Kesinlik: +/- 0,005 inç (0,127 mm) kadar dar toleranslarla olağanüstü kesme hassasiyeti sunar. Son işlem genellikle gereksizdir, bu da malzeme israfını en aza indirir ve üretim maliyetlerini düşürür.
• Emniyet: Lazer kesim temassız ve kapalı bir işlemdir. Işın, ışık geçirmez bir muhafaza içinde tutulur ve bu da operatör yaralanması ve makine hasarı risklerini en aza indirir.
• Temassız Operasyon: Fiziksel kesme aletleri olmadığından, mekanik aşınma ve sürtünme ortadan kalkar. Bu, daha az makine bakımı ve daha uzun ekipman ömrü ile sonuçlanır.
• Düşük Güç Tüketimi: Lazer kesim sistemleri, yüksek hacimli üretim ortamlarında bile enerji açısından verimlidir. Genel enerji maliyetlerini en aza indirirken yüksek verimi korurlar.

 

Referanslar

https://blog.blmgroup.com/advantages-and-limits-of-tube-3d-laser-cutting