在我們討論每種工藝的技術(shù)和能力之前,我們必須先明確對于金屬加工行業(yè)的用戶,哪些需求是最重要的:
設(shè)備購置費(fèi)用:以上幾種激光切割方式都需要配備不同的數(shù)控CNC,除塵設(shè)備,CAD/CAM軟件等。例如,相比水刀和火焰較慢的切割速度,激光在薄板上就要求更高的速度和精度。這些要求會直接導(dǎo)致設(shè)備成本的巨大差異。
單位零件或單位長度的激光切割成本:這項成本包括氣體、噴嘴、電極、電和水等。某些情況下還分?jǐn)偭嗽O(shè)備購置費(fèi)用和人工成本(例如上下料)。所以在進(jìn)行對比時一定要注意其范圍。相對于單位時間成本,單位零件或單位長度成本涵蓋了切割速度和生產(chǎn)效率,更具有實(shí)際的參考價值。
易用性:這項需求主要在于軟件(特別是CAM)和CNC數(shù)控?,F(xiàn)在通過將專業(yè)經(jīng)驗內(nèi)置集成而縮短學(xué)習(xí)時間和減少對經(jīng)驗的依賴。比如等離子切割領(lǐng)域的領(lǐng)導(dǎo)者--海寶,它將海寶等離子的全套工藝參數(shù)直接內(nèi)置在海寶自己的套料軟件和CNC數(shù)控里,新用戶能快速掌握,保持了和專業(yè)老手一致的切割品質(zhì)和生產(chǎn)效率。這項需求雖然很難量化,但對于實(shí)際生產(chǎn)絕對不容忽視。
生產(chǎn)率:也叫產(chǎn)能。切割速度往往是產(chǎn)能的決定因素。
切割件精度:對金屬制件精度的測量有很多方式。通常相對于內(nèi)孔,對外輪廓的公差要求更低。所以現(xiàn)在很多金屬切割供應(yīng)者都推出了切割質(zhì)量更高的內(nèi)孔工藝,例如海寶的集成螺栓孔切割工藝。另外,用戶通常在測量中只測量上表面,但實(shí)際上因為切割斜度的影響,底面的尺寸會有很大的差異。本文為簡單起見,建議使用針對于上表面測量的正負(fù)公差值,再考慮每種工藝的切割斜度。
邊緣質(zhì)量、冶金性能:上面的所有工藝對金屬切削性、成型性能和焊接性都有不同的影響。
維護(hù)要求:長期的使用成本里需要考慮這些不同工藝的維護(hù)保養(yǎng)以及維護(hù)的難易。
下面是對這些不同工藝的簡要說明,包括火焰切割,精細(xì)等離子,3千瓦的光纖激光和水刀。為了對比,我會采用完整系統(tǒng)的設(shè)備購置費(fèi)用,包括5’x 10’(約1.5 x 3米)切割區(qū)域,一臺工業(yè)數(shù)控機(jī)床(既不是入門級也不是最高配置),CAD/CAM軟件。
1、火焰切割
火焰切割工藝是我們這里討論的所有切割技術(shù)中最簡單的。其原理是先用可燃?xì)怏w加熱鋼鐵到“燃點(diǎn)”溫度(大約是1800F),一旦通過預(yù)熱達(dá)到這個溫度,再噴射純氧與熾熱的鋼鐵產(chǎn)生放熱反應(yīng),迅速侵蝕掉鋼鐵?;鹧嬷荒芮刑间?,多用在1/4”(約6.35mm)到 6”(約150mm)的厚度。切割速度在超過2”(約50mm)厚度時比其他工藝快。在一臺數(shù)控機(jī)床上同時安裝多把火焰割炬很容易,而且便宜,這樣能使產(chǎn)能翻倍。
5’x 10’火焰切割床成本:8--18萬人民幣 (速度低的相對簡單型機(jī)床)
單位零件或單位長度的切割成本:用氣相當(dāng)多,切割速度慢。鋼板厚度越厚,相對于等離子,其切割成本越有優(yōu)勢。通常每英尺切割成本比等離子高,超過2” (約50mm)厚度時,成本相對較低。
易用性:火焰數(shù)控激光切割床要求操作員很有經(jīng)驗,才能達(dá)到最快的切割速度和最好的切割質(zhì)量。通常還需要一直監(jiān)視切割的過程。
生產(chǎn)率:火焰切割由于預(yù)熱時間長,切割速度慢,所以生產(chǎn)效率很低。
切割件精度:好的操作工在最合適的速度、高度、氣體、噴嘴情況下,切割件尺寸公差大概是正負(fù)0. 030”(約0.76mm),斜度小于1度。
邊緣質(zhì)量、冶金性能:火焰切割的熱影響區(qū)很大。斷面粗糙并且有掛渣。
維護(hù)要求:火焰切割床的維護(hù)比較簡單,用戶自己就能掌握。
2、精細(xì)等離子
精細(xì)等離子是利用高溫的電離氣體產(chǎn)生高能量密度的激光切割電弧,所以能切割所有導(dǎo)電材料。最新的技術(shù)對操作者沒有經(jīng)驗的要求。精細(xì)等離子最適合切割26 gauge(約0.45mm) 到2”(約50mm)厚的碳鋼,以及6?”(約160mm)厚度內(nèi)的不銹鋼和鋁。
5’ x 10’等離子切割床成本:40--60萬人民幣(速度更快,配備調(diào)高和除塵)
單位零件或單位長度的激光切割成本:在0.25”(約6.35mm) 到2”(約50mm)厚的碳鋼上,等離子的切割成本相對于其他工藝是最低的。
易用性:配備最新的數(shù)控和軟件后,等離子非常易學(xué)易用。由于專業(yè)的工藝參數(shù)都已經(jīng)內(nèi)置在套料軟件里,所以對操作者沒有經(jīng)驗要求。
生產(chǎn)率:厚度大于0.25”(約6.35mm)時,切割速度快于激光。厚度小于2”(約50mm)時,切割速度快于火焰。等離子是所有切割工藝中速度最快、效率最高的。
切割件精度:碳鋼切割件尺寸公差大概是正負(fù)0. 015” (約0.38mm) 到0.020”(約0.5mm)。對于厚度小于3/8” (約9.5mm)的薄板,斜度在2-3度。對于厚度大于1/2”(約12.7mm)的厚板,斜度在1度以內(nèi)。
邊緣質(zhì)量、冶金性能:熱影響區(qū)很小,通常小于0.010” (約0.25mm)。斷面可焊性好,光潔無掛渣。
維護(hù)要求:維護(hù)比較簡單,用戶自己就能掌握,或只需廠商電話支持。