Fiber lazerlerle kalın metallerin kesilmesi konusunda uzun süredir geçerli olan bilgiler giderek geçerliliğini yitirmiştir. Lazer kesim ve plazma kesimin göreceli yeteneklerinin güncellenmiş bir analizi gerekli hale gelmiştir.
Yüksek güçlü fiber lazerler – şu anda 100 kilovatı aşan güçlerde mevcuttur – senaryoyu tersine çevirerek, maliyet, hız ve performans konusunda uzun süredir var olan birçok varsayımı sorgulamaya başlamıştır. En önemlisi, bu yüksek güçlü fiber lazer kesiciler artık sadece ince metallerle sınırlı değildir: 2 inç (50 mm) üzerindeki malzeme kalınlıklarında plazma kesicilerden sürekli olarak daha iyi performans göstermektedirler.
Bu modernize edilmiş kılavuz, bu değişiklikleri tetikleyen teknolojik gelişmelerin bir özetini ve fiber lazerler ile plazma kesiciler arasında veriye dayalı bir karşılaştırmayı sunarak, kritik soruyu yanıtlamaktadır: Lazer kesici, plazma kesiciden ne zaman daha ekonomiktir?
Bu bilgiler, lazer kesicinin üretim gereksinimlerinizi karşılayan performans, verimlilik ve yatırım getirisi sağlayıp sağlayamayacağına karar vermenize yardımcı olacaktır.
Yüksek Güçlü Fiber Lazerlerde Teknolojik Gelişmeler
En önemli gelişmeler, fiber lazer kaynaklarına güç sağlayan pompa diyot teknolojisinde olmuştur. Tek bir yayıcı ile elde edilebilen çıkış gücü, bir watt'ın bir kısmından birkaç düzine watt'a kadar birkaç kat artmıştır.
Aynı zamanda, diyotların elektrik verimliliği yaklaşık %20'den %70'e yükselmiştir.
Bu temel gelişmeler, watt başına maliyeti 100 kat düşürürken, aynı zamanda güvenilirliği ve çalışma ömrünü de artırmıştır.
Kalın Metal Kesimi için Sistem Düzeyinde İyileştirmeler
Kalın metali verimli bir şekilde kesmek için sadece lazer gücü yeterli değildir. Diğer kesme sistemi bileşenlerindeki ilerlemeler de çok önemlidir.
- Geliştirilmiş ışın iletimi: Yüksek güçlü çalışma için özel olarak üretilmiş kesme kafalarıyla birlikte kullanılan çok modlu fiber lazerler, artık daha büyük kesme derinliklerinde sıkı ışın odağını koruyor. Bu, ışın salınımı ve dinamik odak modülasyonu gibi optik tekniklerle destekleniyor.
- Optimize edilmiş yardımcı gaz beslemesi: Modern sistemler, kesim sırasında erimiş malzemeyi daha verimli bir şekilde dışarı atan geliştirilmiş yardımcı gaz beslemesi özelliğine sahiptir. Bu, yüksek kesme hızlarını korurken daha kalın malzemelerde temiz kesimler elde etmek için çok önemlidir.
- Gelişmiş termal yönetim: Yüksek güçlü lazer kesim önemli miktarda ısı üretir. Gelişmiş soğutma, daha verimli optikler ve daha akıllı sistem kontrolü, fiber lazerlerin sürekli yüksek termal yükler altında stabil kalmasını sağlar.
Performans Analizi: Fiber Lazer ve Plazma Kesici Karşılaştırması
Lazer kesimin plazma teknolojisine göre önemli avantajlar sağladığı artık bilinen bir gerçektir. Lazerler daha yüksek hassasiyet sunar, daha dar ve düz bir kesim yapar ve çok daha küçük bir ısıdan etkilenen bölge (HAZ) oluşturur. Daha temiz kenarlar, lazerle kesilmiş parçaların genellikle kaynak için hazır olduğu ve son işlem gerektirmediği anlamına gelir.
Lazerler ayrıca mükemmel yuvarlaklık ve az koniklik ile küçük delikleri hassas bir şekilde üretebilir. Bu, zaman tasarrufu sağlar ve bazen ikincil delik açma ihtiyacını ortadan kaldırır. delik açma işlemlerine veya delme ekipmanına olan ihtiyacı ortadan kaldırır.
Fiber Lazer Kesim: Daha Yüksek Bir Güce İnanç
Ancak, genel kanı, 1 inç (25 mm) kalınlığındaki yumuşak çeliği (ve paslanmaz çeliğin yarısı) kesmek için lazerlerin plazmadan daha yavaş olduğu yönündedir.
Bu eskiden (aşağı yukarı) doğruydu. Ama artık durum böyle değil.
Yaygın olarak kullanılan yüksek güçlü fiber lazerlerin ortaya çıkmasıyla bunun nasıl değiştiğini görmek için, bazı gerçek (ve daha güncel) kesme verilerini inceleyelim.
Yukarıdaki grafikler, malzeme kalınlığına göre kesme hızını gösterir ve sınıfının en iyisi fiber lazer ve plazma kesme teknolojilerini karşılaştırır.
Yumuşak çelik ve paslanmaz çelik için hazırlanan bu grafikler, yüksek güçlü fiber lazerlerin 10 mm ila 40 mm kalınlığındaki malzemeleri plazma kesicilerden neredeyse her zaman daha yüksek hızlarda kestiğini göstermektedir. 40 mm kalınlığındaki malzemede bile, 60 kW'lık bir lazer yumuşak çeliği 460 A'lık bir plazma kesiciden yaklaşık 2,5 kat daha hızlı keser. Aynı kalınlıktaki paslanmaz çelikte bu avantaj 3,2 kat daha hızlı kesme hızına çıkar.
Veriler, plazma kesicilerin yalnızca lazer gücü 30 kW veya altına düştüğünde fiber lazerlerden daha iyi performans gösterdiğini göstermektedir. Ve yalnızca daha kalın kesitleri keserken.
Yardımcı Gazı Anlamak
Fiber lazerle çeliği kesmenin en hızlı ve en temiz yolu, karışık yardımcı gaz (az miktarda oksijen içeren azot) kullanmaktır. Yukarıdaki grafiklerde lazerin plazmadan daha iyi performans gösterdiği tüm kesme testlerinde karışık yardımcı gaz kullanılmıştır.
Ancak, yeterince düşük bir lazer gücü-kalınlık oranına ulaşıldığında, saf oksijene geçmek gerekir. Oksijen yardımcı gazı, lazer kesim işleminin durmasını önler, ancak bu işlem daha düşük bir hızda gerçekleşir ve daha düşük kalitede kenarlar üretir. Lazer kesimin plazma kesimden daha kötü sonuç verdiği testlerde saf oksijen kullanılması gerekti.
Neyse ki, daha güçlü bir lazer kullanıldığında bu sorun tamamen ortadan kalkar. 40 kW veya daha yüksek güç aralığında bir lazer kullanıldığında, karışık yardımcı gaz, en kalın metaller (40 mm'yi aşan) hariç tüm metallerin kesilmesi için idealdir.
Sonuç olarak, bu, 40 kW ve üzeri fiber lazerlerin, kesme uygulamalarının büyük çoğunluğu için plazmadan daha hızlı çelik kestiği anlamına gelir ve çoğu kesme uygulamasında çok daha hızlıdır. Ayrıca, daha temiz, daha düzgün kenarlar ve minimum cüruf sağlarlar.
ROI Analizi: Fiber Lazer Ne Zaman Mantıklıdır?
Yüksek güçlü fiber lazerler, hız, kalite ve tutarlılık açısından plazma kesicilerden daha üstündür, ancak satın alma maliyeti de daha yüksektir. Neyse ki, daha yüksek verimlilikleri sayesinde bu ekstra sermaye harcaması kısa sürede geri kazanılabilir.
Çoğu işletme maliyeti – amortisman, işçilik, genel giderler ve bakım – sistemin sahip olunması ve işletilmesiyle ilgilidir, kesme hızıyla değil. Elektrik ve diğer sarf malzemeleri sistem gücü ve kullanımıyla artar, ancak ekstra verimlilikle orantılı olarak ölçeklenmez. Dolayısıyla, lazer ve plazma kesicilerin bir aylık işletim maliyetleri yaklaşık olarak aynıysa (ki öyledir), bu süre içinde daha fazla çıktı üreten makine her zaman daha ekonomik olanı olacaktır.
Maliyet ve Çıktı Örneği
Daha önceki verileri kullanarak 40 kW fiber lazeri 300 A plazma kesici ile karşılaştıralım.
40 kW fiber lazer, yaklaşık 8 m/dk hızında 20 mm kalınlığındaki yumuşak çeliği keser. Tam kapasiteyle çalıştırıldığında, ayda yaklaşık 38.000 metre kesim yapabilir.
300 A plazma kesici, yaklaşık olarak bu hızın yarısı kadar bir hızda çalışır ve aynı sürede yaklaşık 19.000 metre kesim yapar.
Her iki sistemin de bu kullanım seviyelerinde çalıştırılmasının aylık maliyetinin yaklaşık 20.000 dolar olduğunu doğru bir şekilde tahmin edebiliriz.
Ürün gereksinimi yaklaşık 38.000 metre ise, bir lazer kesici bu talebi karşılar. Plazma kesim ile aynı verimi elde etmek için iki makine gerekir ve bu da aylık işletme maliyetini iki katına çıkararak 40.000 dolara çıkarır.
Tek bir lazerin satın alma maliyeti iki plazma kesiciden 400.000 dolar daha pahalıysa, aylık 20.000 dolarlık tasarruf, fiyat farkını sadece 20 ayda telafi eder.
Yüksek Güçlü Fiber Lazer Kesim Makinesi Sizin İçin Doğru Mu?
Lazer kesim, belirli koşullar altında en iyi değeri ve en hızlı yatırım getirisini sağlar. İşlemleriniz aşağıdakileri içeriyorsa, yüksek güçlü fiber lazere yatırım yapmayı düşünün:
- Yüksek kullanım: Makine, verim odaklı tasarrufların hızla birikmesi için yeterince meşgul tutulur.
- Temiz kenar gereksinimleri: İşlem sonrası işlemlerin azaltılması (veya ortadan kaldırılması) doğrudan işçilik ve ekipman tasarrufuna dönüşür.
- Kaynaklı montajlar: Kaynak için hazır lazer kenarları hazırlık süresini kısaltır ve sonraki aşamaların akışını iyileştirir.
- İnce özellikler: Lazerler tek bir işlemle küçük delikler ve sıkı konturlar oluşturabilir.
- Zemin alanı sınırlıdır: Tek bir yüksek güçlü lazer, birden fazla plazma kesiciyi değiştirebilir ve gerekli alan ihtiyacını azaltabilir.
- Parça geometrisi karmaşıktır: Karmaşık şekiller, dar yarıçaplar ve iç özellikler her zaman plazma yerine lazer kesimi tercih eder.
Lazer Kesim Çözümüne Başlangıç
Fiber lazer teknolojisi gelişmeye devam ettikçe ve lazer makinelerinin yetenekleri arttıkça, lazer kesici ile plazma kesici arasında seçim yapmak daha karmaşık hale geliyor.
Birçok imalatçı ve üretici için lazerler, metal kesiminde ideal bir araç haline gelmiştir. Diğerleri için ise plazma kesim daha pratik olmaya devam etmektedir.
Uygulamanızda ne tür sonuçlar ve yatırım getirisi bekleyebileceğinizi öğrenmek için lazer kesim uzmanlarımızdan biriyle görüşün.
