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升级激光切割设备

发布时间:2020/01/29 09:07

升级激光切割设备

从更换谐振器到完整的系统改造

 

发布于:2020年1月29日

发布人:第四色网站婷婷_第四色电影网_第四色成人电影_妖后娱乐第四色

关于:激光切割机升级改造


新的谐振器和其他设备的增强可以提高机器的性能。
 

为了提高激光性能并增加商店的产能,钣金制造公司经常考虑购买新的激光切割设备,这需要大量的资本支出。

今天,许多现有的激光机都处于良好的工作状态,但是受到老化的谐振器和其他过时设备的限制。升级谐振器是改善穿孔时间,切割速度和切割能力并减少维护和运营费用的另一种方法。另一种选择是对激光切割机进行全面翻新,可以为现有机器配备最先进的技术。两种选择都可以实现,而无需花费高昂的成本更换整个系统。

扩散冷却谐振器

在典型的扩散冷却平板谐振器(见图1)中,激光气体混合物是静态的。冷却水通过板状电极循环,从而直接从激励腔中吸收热量。激光束的产生距离为0.060英寸。平板电极之间的间隙激发腔,在此处使用射频激发气体。

板状电极两端的非对称抛物面镜通过在电极表面前后反射激光束来增强激光束。激光束从腔中出来,较短的抛物面镜使之穿过金刚石窗口和光束成形光学器件。由于平板电极和抛物面反射镜被密封在一个腔室内,因此定期维护和长期维修被最小化了。唯一的主要替换组件是RF管,其使用寿命超过15,000小时。

扩散冷却设计产生TEM 00模式,该模式可描述为纯高斯功率分布曲线(请参见图2)。结果,它实现了高功率密度和近乎完美的光束质量。

升级标准

为了从经济上升级到扩散冷却谐振器,必须事先满足几个条件。如果机器或应用程序限制了性能,从而影响了财务考虑,则无法获得该技术的优势。

机器注意事项。现有的激光系统是最重要的因素之一,因为谐振器的性能直接关系到设备的设计,构造和条件。机器应具有能够满足长期生产需求的结构合理的机架,驱动器和切割台。

建议使用双切割台的移动光学设计来升级谐振器,因为它们具有快速的材料传输能力。激光/打孔组合机还具有升级功能,因为其双重功能和较高的更换成本。结合了诸如物料搬运系统,旋转切割和精巧的基础之类的昂贵功能的机器,升级成本比更换成本低。

相反,轻巧,便宜,易于更换的激光切割机是升级的不佳选择。

应用注意事项。机器和扩散冷却谐振器需要符合应用程序的材料处理限制。换句话说,机器驱动速度和最大材料切割速度需要相对应,以利用扩散冷却谐振器的升级。

图1典型的扩散冷却平板谐振器设计包括

(1)激光束,(2)光束整形单元,(3)输出镜,(4和6)冷却水,(5)RF激励,(7)后视镜,(8)射频激发放电和(9)波导电极。

例如,如果一个应用程序是用氧气切割10-ga的大体积。通过1英寸 建议使用钢板,然后升级带有4,000 W扩散冷却谐振器的滚珠丝杠机。但是,如果应用程序涉及大量的氮气切割,则需要进行16-ga的切割。不锈钢,滚珠丝杠驱动器会将切削速度限制在400 IPM以下,而谐振器将能够支持超过600 IPM的切削速度。在这种情况下,将不建议升级。

配备有老化的2,000 W谐振器的线性驱动机仅限于用氮气切割轻型材料。对机器进行2,500或4,000瓦的扩散冷却谐振器升级后,切削速度将提高100%至200%。

财务考虑。投资回报率和投资回收期决定了资金的使用。如果投资回收期少于两年,则大多数公司将从其良好的投资回报中受益。大多数升级程序的保修范围确保不会产生隐性成本。如果符合机器和应用标准,则升级将提高生产效率,可靠性并降低运营成本。

根据经验,如果激光切割机每年运行4,000个小时或以上,则投资回收期将少于两年。

完整的机器改造

过去,当由于故障或故障需要更换单元时,激光切割和焊接机都需要安装相同的谐振器。这种类型的改造是基本的谐振器交换,不包括其他组件。

现在,激光升级程序可能需要彻底修复激光切割机。除机架,切割台和驱动器外,大多数组件都已更换,因此升级项目实际上将机器转换为最新技术。

典型的升级可能包括以下组件:

  • 4,000瓦谐振器
  • 冷水机
  • 带有分配式吹扫气管线的束流吹扫气过滤器/干燥器系统
  • 背反射保护,准直仪和光束传输光学器件
  • 非接触式切割头
  • 切割头的高速跟踪电子设备
  • PC控制(如果适用)
  • 软件和参数升级

当然,不建议对所有激光切割机和应用程序进行全面升级,因为对于某些操作而言,ROI和投资回收期可能会过多。当设备需要大量维修和翻新,应用程序需要无法改装到现有机器上的特殊选件以及控件和软件不兼容时,可行性将受到限制。

正在考虑升级项目的公司可以按照以下五个特定步骤进行应用:

  1. 确定设备在结构上是可靠的,并且能够可靠地运行许多年。
  2. 评估物料处理应用程序,并了解升级后的机器可以达到或超过新机器的性能水平。
  3. 评估技术选择,以选择最符合成本效益的解决方案以满足生产需求。
  4. 准备并协调内部时间表,以确保成功升级。
  5. 衡量项目的绩效和结果。

案例研究:Tube Specialties Co.

Tube Specialties Co.是一家高产量的管道加工公司。开始时是Hyster的制动和燃油管路制造商,后来通过为Freightliner,Paccar和其他卡车公司提供产品而发展。最终,它进入了其他行业,包括医疗,食品加工和航空航天。

图2良好的光束质量可带来更好的性能结果。
 

在俄勒冈州Troutdale和北卡罗来纳州Statesville的工厂中,该公司加工各种直径的钢,不锈钢和其他材料的方形和圆形轮廓。CNC加工中心,自动弯管机和专用设备可帮助公司实现管道的大批量生产,而包括激光切割机在内的制造设备可生产精密法兰,支架和相关组件。

该公司在2008年初了解到,其1996年的2,800瓦激光机需要对谐振器进行重大维修和控制更新。该公司决定其两个选择是购买新的激光切割系统或重建激光谐振器并更换老化控制装置。由于机器的良好状况以及昂贵的旋转切割和材料处理能力,因此决定很复杂。

在决定这两个选项之前,该公司的激光操作员了解了第三种选择:使用激光升级设备进行转换。Tube Specialties选择了该选项,并为其激光切割机升级了一个新的2,500 W扩散冷却谐振器。尽管使用谐振器代替了更高功率(2,800 W)的设备,但该机器现在最多可以处理0.625英寸。钢以及较厚的不锈钢和铝制生产零件。

更快的切割速度和穿孔时间使整体激光生产率提高了20%以上。列出了使用氧气辅助气体对低碳钢的初步切削速度的提高。使用氮气辅助气体进行的不锈钢和铝切割产生了令人印象深刻的结果。同样,在不锈钢,铝和其他合金上,边缘条件得到改善。

根据该公司的评估,升级项目的投资回收期约为1.6年。

激光升级的概念已经经历了从简单的谐振器更换到全面的机器翻新的演变。随着大量激光切割机库存的持续老化,激光升级项目的受欢迎程度有望提高。


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