×
Kerf platuma termins būtībā apraksta, cik daudz materiāla tiek noņemts apstrādes procesā, kas ietekmē gan materiālu izmantošanas efektivitāti, gan gatavo detaļu izmērus. Vērtējot precīzās griešanas iekārtas, parasti novērojam, ka kerf platums ievērojami atšķiras atkarībā no izmantotās tehnoloģijas. Modernas lāzeru sistēmas var sasniegt ļoti šauras griezumu līdz pat 0,1 mm, savukārt ūdensstrūklas parasti atstāj platākas atstarpes, kas vidēji sasniedz 1,0 mm. Nesen publicēti pētījumi parāda, ka, samazinot kerf platumu, materiāla zudumus var samazināt par aptuveni 18%, strādājot ar metāla loksnēm, kā to 2023. gada pētījumā parādīja Kechagias un kolēģi. Ražotājiem, kuriem ir svarīgi uzturēt zemākas ražošanas izmaksas, nezaudējot kvalitāti, kerf izmēru izpratne un optimizēšana kļūst par būtisku faktoru.
Mūsdienu mašīnas nodrošina ±0,02 mm griezuma vienmērīgumu sinhronizētu komponentu dēļ:
Pētījumi no Materials Mechatronics žurnāla parāda, kā optimizēti mašīnu dizaini uzlabo griezuma platuma vienmērīgumu par 15–20% salīdzinājumā ar tradicionālām sistēmām.
Materiāla īpašības nosaka ideālas griezuma specifikācijas:
| Materiāls | Ieteicamais griezuma platums | Galvenais apsvērums |
|---|---|---|
| Nerūsējošais tērauds | 0,15–0,25 mm | Siltuma vadītspējas vadība |
| Ogļvielas plāksne | 0,3–0,5 mm | Slāņu atdalīšanās novēršana |
| Akriļa | 0,08–0,12 mm | Metāla atpakaļizkausēšanas kontrole |
Pēdējie pētījumi, ko veica Der et al. (2023), atklāja, ka varšsakausēm ir nepieciešami 22% platāki griezumi nekā alumīnija sakausēm, lai kompensētu siltuma izkliedes īpašības.
Jo šaurāks ir griezuma platums, jo vairāk materiāla tiek ietaupīts ražošanas procesā. Saskaņā ar pērn publicētiem pētījumiem, samazinot griezuma platumu par tikai 0,15 mm, materiālu izmantošanas efektivitāti var palielināt no 8 līdz 12 procentiem, strādājot ar loksnēm. Mūsdienu progresīvā lāzertechnoloģija nodrošina griezuma platumu ap 0,1 mm tērauda sakausējumiem, kas ļauj ražotājiem novietot detaļas ciešāk kopā uz loksnes, ietaupot aptuveni septiņus dolārus un četrdesmit centu par kvadrātmetru izejvielas lielākajā daļā gadījumu. Tradicionālās termiskās griešanas metodes, piemēram, plazmas degļi, atstāj ievērojami vairāk atkritumu salīdzinājumā ar šķiedras lāzeriem, jo tās veido daudz platākus griezumus. Starpība patiešām ir ievērojama, jo plazmas griešana atstāj griezumus no 0,8 mm līdz 1,6 mm platus, kamēr šķiedras lāzeri nodrošina daudz precīzāku izmēru kontroli no 0,1 mm līdz 0,3 mm.
Nozares testi ir parādījuši, cik liela nozīme ir šķēluma platuma optimizācijai, strādājot ar alumīniju. Apskatīsim neseno gadījumu, kad tika apstrādāta 2 mm bieza 6061-T6 loksne ar 0,2 mm lāzera šķēluma platumu, nevis standarta 0,4 mm. Rezultāti? Materiāla izmantošanas efektivitāte pieauga no aptuveni 86,3% līdz ievērojamiem 92,4%. Uzņēmumiem, kas ražo vidējos apjomos, šis niecīgais grozījums gadā ļauj ietaupīt aptuveni 18 600 USD. Tomēr ir viena būtiska niansē. Kad šķēluma platums kļūst pārāk šaurs, faktiski zem 0,15 mm, notiek kaut kas interesants. Mašīnām ir jāsamazina ātrums, lai saglabātu labu malu kvalitāti, kas palielina cikla laiku par gandrīz 18%. Tādējādi, lai ar plānākiem šķēlumiem ietaupītu uz materiāliem, pārāk šauri šķēlumi var samazināt ražošanas efektivitāti.
| Materiāla tips | 0,3 mm šķēluma efektivitāte | 0,2 mm šķēluma efektivitāte | Uzlabošana | Griešanas kvalitātes rādītājs* |
|---|---|---|---|---|
| Nerūsējošais tērauds 304 | 87.1% | 93.6% | +6.5% | 9.2/10 |
| Alumīnijs 5052 | 85.9% | 91.7% | +5.8% | 8.8/10 |
| Polikarbonāts | 79.4% | 88.3% | +8.9% | 7.5/10 |
*Balstoties uz virsmas raupjuma un malu perpendikularitātes rādītājiem
Lai maksimāli palielinātu efektivitāti, nepārtraucot griešanu, operatoriem jāoptimizē pieci galvenie parametri:
Aerospace ražotāji ir veiksmīgi ieviesuši parametriskā modelēšanas pieejas, lai līdzsvarotu šos faktorus, sasniedzot 94 % materiālu iznākumu, vienlaikus atbilstot AS9100 kvalitātes standartiem. Šāda pieeja samazina pārbaudes palaišanas par 40 % salīdzinājumā ar tradicionālām iestatīšanas metodēm.
Mūsdienu precīzijas griešanas iekārtas izmanto gan lāzertechnoloģijas, gan ūdensstrūklas, no kurām katrā ir savas unikālās griešanas īpašības. Lāzergriešanas mašīnas var veikt ļoti šauras griezumu apmēram 0,1 mm platumā, strādājot ar plānām metāla lapām, lai gan tām ir nepieciešams ievērojami vairāk jaudas, strādājot ar atstarojošām virsmām. Ūdensstrūklas pieeja ir pilnībā atšķirīga. Parasti tās veido platākus griezumus, kas svārstās no 0,2 līdz 0,4 mm, taču šī metode lieliski darbojas ar visdažādākajām materiālu veidiem, sākot no cietiem akmeņiem līdz kompozītplatei, neradot lielu siltuma bojājumu. Tomēr jāņem vērā kompromiss, kas ir atkarīgs no tā, ko tieši ir nepieciešams sagriezt un cik svarīga ir papildu precīzija gala produktam.
| Parametrs | Lāzera griešana | Ūdensstrūklas griešana |
|---|---|---|
| Vidējais griezuma platums | 0,1–0,3 mm | 0,2–0,4 mm |
| Materiālu elastība | Metāli, plastmasas | Metāli, akmens, kompozīti |
| Siltuma ietekme | Augsts | Nav |
2023. gada Ražošanas institūta pētījums parādīja, ka ūdensstrūklas sistēmas samazina materiālu atkritumus par 18%salīdzinājumā ar lāzeriem, apstrādājot dažādu materiālu partijas.
Datorizētas skaitliskās vadības (CNC) integrācija ļauj sasniegt ±0,02 mm griezuma precizitāti ar reāllaika pielāgojumiem. Mūsdienu sistēmas izmanto mākslīgā intelekta vadītus maršrutu optimizācijas algoritmus, kas kompensē instrumentu nodilšanu un materiālu nevienmērību, sasniedzot 98,7% griezumu vienmērību aerospace alumīnija komponentēs (Advanced Manufacturing žurnāls, 2024).
Nesenās attīstības jomas ietver:
Šīs inovācijas kopā uzlabo materiāla iznākumu par 22%augstas precizitātes nozarēs, piemēram, mikroelektronikas ražošanā.
Griezuma platums attiecas uz materiāla daudzumu, kas noņemts vai sagriezts apstrādes procesā, nosakot materiālu izmantošanas efektivitāti un gatavā izstrādājuma izmēru.
Griezuma platuma samazināšana ietaupa materiālus un uzlabo efektivitāti. Šaurāki griezumi nodrošina precīzākus sagriezumus un mazāk izšķērdētu materiālu, bieži samazinot izmaksas.
Precizitāte ir svarīga, lai nodrošinātu vienmērīgu produktu kvalitāti, minimizētu materiālu zudumus un optimizētu ražošanas izmaksas.
Tehnoloģijas, piemēram, lāzerrezināšana, ūdensstrūklas, CNC integrācija un uzlabojumi sprauslu un asmeņu dizainā, palīdz kontrolēt šķēluma platumu un optimizēt materiālu izmantošanu.
