Produkcja konstrukcji z rur i profili tradycyjnie wymaga wielu oddzielnych operacji: cięcia na długość, wiercenia, frezowania otworów, wykonywania nacięć, trasowania i przygotowania krawędzi do spawania. Każde przeniesienie detalu między stanowiskami wydłuża przepływ, zwiększa liczbę zamocowań i tworzy kolejne miejsce, w którym może powstać błąd.
Cięcie rur laserem pozwala połączyć wiele z tych czynności w jednym programowanym procesie. Wiązka wykonuje kontur końca, otwory, szczeliny, zamki i oznaczenia montażowe bez użycia osobnego wykrojnika dla każdej geometrii. Największa zmiana nie polega jednak wyłącznie na szybszym odcinaniu materiału. Technologia pozwala przeprojektować detal tak, aby łatwiej składał się w gotową konstrukcję.
Czym różni się laser do rur i profili od wycinarki do blach?
Arkusz leży na stole, natomiast rura albo profil musi być podawany, obracany i podtrzymywany w osi. Laser do rur i profili wykorzystuje uchwyty, rolki lub inne systemy prowadzenia, które stabilizują długi materiał podczas obrotu. Sterowanie synchronizuje ruch wzdłużny, obrót oraz położenie głowicy względem powierzchni.
Wycinarka laserowa do rur musi radzić sobie z tolerancjami materiału wejściowego. Profile mogą być skręcone, wygięte, mieć zaokrąglone naroża i szew spawalniczy o zmiennym położeniu. Zaawansowane systemy mierzą rzeczywistą geometrię i korygują program, ale projekt nadal powinien uwzględniać cechy wyrobu hutniczego, a nie idealny model z CAD.
Maszyny kombinowane mogą obrabiać blachy oraz rury na dodatkowej obrotnicy. W ofercie Metal Trade znajdują się wycinarki AGK Technic BHT i HT z obrotnicą do rur i profili. Takie rozwiązanie oszczędza miejsce i rozszerza zakres zakładu, lecz wymaga sprawdzenia, czy parametry części rurowej odpowiadają dominującym detalom, długościom oraz planowanemu obłożeniu.
Wycinanie laserowe rur i profili łączy operacje
Wycinanie laserowe rur i profili może zastąpić kilka następujących po sobie stanowisk. W jednym cyklu powstaje długość detalu, obrys końca, otwory przelotowe, szczeliny montażowe, nacięcia pod gięcie i oznaczenia. Ograniczenie liczby zamocowań zmniejsza ryzyko przesunięcia cech względem siebie.
Wycinanie otworów w profilach stalowych bez osobnego wiercenia daje szczególną korzyść przy wielu wariantach. Zmiana średnicy, kształtu lub położenia otworu odbywa się w programie, bez wykonywania nowego przyrządu. Laser może tworzyć otwory okrągłe, podłużne, prostokątne i niestandardowe, o ile geometria, grubość materiału i możliwości maszyny pozwalają zachować wymaganą jakość.
Cięcie profili laserem zmienia projekt połączeń
Cięcie profili laserem pozwala wykonać zamki i wypusty, które samoczynnie ustalają położenie elementów przed spawaniem. Zamiast ręcznego trasowania i mierzenia spawacz składa części według geometrii. Może to skrócić czas przygotowania i ograniczyć użycie dodatkowych przyrządów.
Projektant powinien jednak uwzględnić szczelinę montażową, szerokość cięcia, promienie naroży profilu i dostęp palnika spawalniczego. Zbyt ciasny zamek utrudni złożenie materiału o rzeczywistych tolerancjach, a zbyt luźny nie zapewni pozycjonowania. Konstrukcja musi także zachować wymagany przekrój nośny w pobliżu otworów i nacięć.
Kształt zakończenia rury może zostać dopasowany do drugiego elementu. Takie przygotowanie ogranicza ręczne szlifowanie i poprawia powtarzalność styku. W seryjnej produkcji ram, mebli, balustrad, maszyn i wyposażenia magazynowego może to mieć większe znaczenie niż sama prędkość liniowa cięcia.
Precyzyjne cięcie profili stalowych pod kątem
Standardowa głowica prowadzi wiązkę prostopadle do lokalnej powierzchni. Gdy potrzebne jest precyzyjne cięcie profili stalowych pod kątem albo wykonanie fazy pod spoinę, wymagany może być układ głowicy 3D lub dodatkowe osie. Taka kinematyka pozwala zmieniać kąt wiązki względem ścianki i przygotować krawędź już podczas wycinania.
Laser fiber do rur 3D rozszerza swobodę projektowania, ale nie każdy detal wykorzysta jego możliwości. Znaczenie mają zakres wychylenia głowicy, ryzyko kolizji, dostęp do wewnętrznych ścianek, grubość materiału i programowanie. Należy też zweryfikować jakość powierzchni fazy pod wymagania procesu spawania.
Przy narożach profili zamkniętych powierzchnia gwałtownie zmienia kierunek. Sterowanie musi dopasować prędkość i położenie ogniska, a system mocowania utrzymać profil bez odkształcenia. Próba na rzeczywistym materiale jest niezbędna, jeśli detal ma wąskie tolerancje montażowe.
Cięcie laserem rur grubościennych
Cięcie laserem rur grubościennych wymaga większej energii, odpowiedniego gazu procesowego i stabilnego przebicia. W zamkniętym przekroju produkty cięcia mogą osadzać się na przeciwległej ściance, dlatego stosuje się rozwiązania ograniczające przywieranie odprysków lub odpowiednio planuje kolejność konturów.
O możliwości obróbki nie decyduje sama moc źródła. Liczą się materiał, grubość ścianki, średnica lub przekrój, jakość powierzchni, głowica, układ podawania gazu oraz wymagania dla krawędzi. Maksymalna grubość z katalogu nie zawsze oznacza ekonomiczną produkcję w oczekiwanym czasie i jakości.
Przy ciężkich profilach rośnie znaczenie masy metra bieżącego oraz wydajności systemu załadunku. Uchwyty i podpory muszą prowadzić materiał bez poślizgu i nadmiernego ugięcia. Analiza inwestycji powinna więc obejmować możliwość przecięcia ścianki oraz cały przepływ od magazynu do odbioru gotowej części.
Cięcie laserowe profili aluminiowych
Cięcie laserowe profili aluminiowych wymaga uwzględnienia wysokiej przewodności cieplnej materiału i jego zachowania w procesie. Laser światłowodowy jest stosowany do aluminium, ale parametry zależą od stopu, grubości, geometrii oraz oczekiwanej jakości. Profil cienkościenny może być również podatny na odkształcenie od zbyt dużej siły zacisku.
Profile wytłaczane często mają skomplikowane przekroje i wewnętrzne żebra. System powinien rozpoznawać orientację materiału, a program uwzględniać dostęp wiązki. Przy częściach widocznych trzeba też sprawdzić wpływ procesu i transportu na powierzchnię dekoracyjną.
Jak policzyć efekt dla produkcji konstrukcji stalowych?
Ocena opłacalności powinna rozpocząć się od rodziny detali. Trzeba policzyć, ile operacji wykonuje obecny proces, jak długo trwają przezbrojenia i transport między stanowiskami, ile powstaje poprawek oraz jaki zapas produkcji w toku jest utrzymywany. Dopiero wtedy można porównać koszt części wykonanej na laserze.
Obróbka rur i profili może skrócić przepływ nawet wtedy, gdy pojedyncza minuta pracy lasera jest droższa od minuty pracy piły. Powodem jest eliminacja późniejszego wiercenia, trasowania i ręcznego dopasowania. W kalkulacji trzeba jednak uwzględnić programowanie, materiał rozruchowy, resztki końcowe, gaz, energię, części eksploatacyjne, serwis i rzeczywiste wykorzystanie maszyny.
Wdrożenie zaczyna się przed zakupem maszyny
Najpierw warto wybrać reprezentatywne detale: prosty profil, część z wieloma otworami, połączenie zamkowe, grubościenną rurę i detal wymagający cięcia pod kątem. Próby pokażą jakość krawędzi, czas cyklu, ilość odpadu i łatwość składania. Na tej podstawie można określić wymagany zakres przekrojów, długości, moc, osie i automatyzację.
Technologia daje największy zwrot, gdy konstrukcja zostaje zaprojektowana pod jej możliwości. Samo przeniesienie starego rysunku z piły i wiertarki na laser może poprawić wydajność, ale nie wykorzysta potencjału zamków, zintegrowanych otworów i przygotowania krawędzi.