Alegerea corectă a tipului de echipament automat de debitare

Masini-Unelte

de Sorin Udrea

Alegerea corectă a tipului de echipament automat de debitare

În prezentul articol îmi propun să fac un succint studiu comparativ între următoarele tipuri de echipamente automate de debitare: plasmă – jet de apă – laser – oxigaz. Acest studiu comparativ este menit să ușureze luarea unei decizii corecte în ceea ce privește alegerea tipului de echipament, deoarece cunosc foarte multe firme care și-au cumpărat de exemplu echipamente de debitare cu laser sau cu jet de apă și mai apoi nu le-au utilizat sau le-au utilizat foarte puțin deoarece costul orar de debitare era prea scump pentru ceea ce aveau ei nevoie sau tehnologiile alese nu erau cele optime pentru tipurile de piese pe care respectivele firme le realizau.

 O astfel de decizie nu este simplă și din acest motiv va trebui să se țină seama, pe lângă celelalte informații comparative, pe care le voi detalia mai jos, și de următoarele detalii specifice fiecărui client sau fiecărei aplicații:

  • Tipurile de materiale care urmează a fi debi­tate și grosimile minime și maxime;
  • Precizia dorită;
  • Productivitatea dorită;
  • și bineînțeles bugetul maxim care se dorește a fi investit.

De asemenea, pentru obținerea unor rezultate optime de debitare este foarte important ca pe lângă toate celelalte detalii legate de fiecare procedeu de debitare în parte să se țină seama și de faptul că structura mecanică a utilajelor trebuie să asigure o funcționare foarte precisă (în special în cazul pro­cedeelor de debitare cu laser, jet de apă și plasmă) pentru a se putea fructifica la maxim preciziile oferite de aceste procedee.

Voi începe însă prin a descrie fiecare din cele patru tipuri de procedee de debitare şi anume:

1.        Debitarea cu jet de apă

Acest procedeu constă în debitarea materialelor cu ajutorul fenomenului de eroziune obținut prin intermediul unui jet de apă, având un diametru foarte mic și o presiune ridicată, cu sau fără pul­bere abrazivă (în funcție de aplicația realizată și de puterea pompei care este utilizată).

Deși a fost patentat în urmă cu circa 50 de ani, procedeul de debitare cu jet de apă a început să fie utilizat în domeniul industrial în anii ’80, iar în prezent este un procedeu care se dezvoltă din ce în ce mai mult datorită avantajelor pe care le oferă:

  • Flexibilitate deosebită: jetul de apă per­mite debitarea unei game foarte mari de materiale (poate tăia practic orice tip de material cu excep- ția celor casante), indiferent de grosimea acestora (limitările în ceea ce privește grosimea maximă de debitare sunt date doar de cursa axei Z și de viteza de debitare).
  • Nu generează gaze toxice, radiații UV sau alte substanțe dăunătoare pentru operator.
  • Este cel mai indicat procedeu pentru debitarea aluminiului și a cuprului. În cazul aluminiului viteza de debitare și calitatea sunt net superioare celor obținute la debitarea cu plasmă sau cu laser.
  • Setările sunt mult mai simple față de cele necesare la debitarea cu plasmă sau cu laser, iar parametrii care pot influența calitatea debitării sunt mult mai puțini.
  • Nu influenţează termic materialul și nu are limitările plasmei și oxigazului în ceea ce privește realizarea de găuri sau contururi mici. În plus, pre­cizia și stabilitatea dimensională a pieselor debitate astfel sunt foarte ridicate.
  • Textura/calitatea suprafeței materialului nu mai este un factor critic în procesul de debitare, pre­cum în cazul debitării cu plasmă sau cu laser, unde tablele trebuie să fie curate (fără rugină, ulei etc.).
  • Calitatea suprafețelor obținute în urma debitării cu jet de apă este foarte ridicat și din acest motiv nu mai necesită prelucrări ulterioare. Zona din jurul muchiilor nu este influențată termic și nu se generează zgură.
  • Permite debitarea materialelor tip sandwich.
  • Este singurul procedeu de debitare care per­mite tăierea mai multor foi din același material așezate în pachet, mărind astfel productivitatea.

Este singurul procedeu de debitare la care se pot monta mai multe capete de debitare conectate la o singură pompă (în condițiile alegerii corecte a tipului de pompă), în acest fel productivitatea (acolo unde este cazul) putându-se dubla sau tripla, cu costuri minime.

 Principalele dezavantaje ale acestei tehnologii de debitare sunt:

  • Viteza de tăiere mult inferioară în raport cu debitarea cu plasmă și respectiv cu laser;
  • Zgomotul produs în timpul debitării este mai puternic decât cel al debitării cu laser și respec­tiv oxigaz, însămai mic fațăde cel de la debitarea cu plasmă

Rezultate debitare jet de apă în funcție de viteză

2.  Debitarea cu laser

Debitarea cu laser se realizează prin intermediul unui fascicul laser cu diametru foarte mic și cu energie foarte concentrată. Generarea fasciculului laser se poate face într-un mediu activ gazos (în cazul așa numitelor echi­pamente de debitare laser CO2) sau într-un mediu activ solid (cazul echipamentelor de debitare laser fibră sau cu disc). Fasciculul laser este foarte bine polarizat și are o divergență minimă, permițând astfel realizarea unor debitări de o extraordinară precizie, cu o zonă influențată termic minimă.

Principalele avantaje aduse de acest procedeu de debitare constau în:

  • Productivitate foarte mare: ținând cont că la table foarte subțiri, un laser de putere mare poate obține viteze de debitare de 30 m/min.
  • Costuri minime de utilizare: aceste costuri minime se obțin prin utilizarea de echipamente laser fibră, care reduc semnificativ costurile relativ mari implicate de utilizarea vechilor tehnologii laser (echipamentele laser CO2). Principalele economii aduse de laserele fibră sunt în zona consumului de energie electrică, de gaz și de asemenea în reducerea substanțială a costurilor mari de mentenanță anuală pe care le au echipamentele laser CO2.
  • Zona influențată termic este cea mai mică în raport cu celelalte procedee de debitare termică (plasmă și oxigaz) și de asemenea kerful este foarte mic (în cazuri speciale se poate obține un kerf chiar mai mic de 0,1 mm – la table foarte subțiri), permițând astfel realizarea unor contururi foarte precise.
  • Calitatea debitării este foarte bună, iar piesele astfel realizate nu mai necesită prelucrări ulterioare.

Totuși şi acest procedeu are unele dezavantaje printre care putem enumera:

  • Fasciculul laser este periculos pentru vederea operatorilor, din acest motiv echipamentele de debitare laser lucrează în incinte închise.
  • Generează noxe, fapt ce implică utilizarea unui sistem pentru cap­tarea și filtrarea noxelor și a unor mese speciale.
  • Consumul de energie electrică este foarte mare în cazul echipamentelor laser CO2 și de asemenea și costurile implicate de mente-nanța anuală a acestora, acest lucru făcând imposibilă realizarea unor loturi mici de piese la costuri acceptabile. Aceste lucruri nu mai sunt valabile în cazul echipamentelor de debitare laser fibră.
  • Necesită gaze de puritate ridicată.
  • Necesită table foarte curate (fără rugină, ulei etc), pentru a se putea realiza o debitare optimă.
  • Implică costuri mari de achiziţie, fiind cele mai scumpe utilaje de debitare.
  • Sunt limitate la o grosime maximă de 30 mm (în cazul oțelului carbon și în funcție de puterea rezonatorului laser).
  • Nu permite instalarea mai multor capete de debitare pe aceeași mașină.
  • Au limitări în ceea ce priveşte debitarea materialelor precum aluminiu, alamă, cupru etc..

3.  Debitarea cu plasmă

Acest procedeu constă în debitarea materialelor care conduc curentul electric, debitare realizată prin intermediul jetului de plasmă obținut prin ionizarea foarte puternică a unui gaz ușor ionizant la trecerea  printr-un arc electric. Jetul de plasmă are temperaturi între 20.000oC și 30.000oC și o densitate de energie foarte mare, lucruri care permit debitarea cu viteze foarte mari și având kerf-uri relativ înguste (în funcție de grosimea materialului).

 

  • Calitate debitare laser fibră

  • Debitare plasmă

 Principalele avantaje aduse de acest pro­cedeu de debitare constau în:

  • Productivitate foarte mare și costuri de debitare reduse.
  • Permite debitarea de materiale cu gro­simi până la 160 mm (în funcție de tipul de mate­rial și de puterea sursei de plasmă).
  • Zona influenţată termic este substanțial mai mare față de cea rezultată în cazul debitării cu laser, însă este în continuare, relativ mică, în special în cazul plasmelor de înaltă definiție.
  • Calitatea debitării este foarte bună, iar piesele realizate cu ajutorul plasmelor de înaltă definiție nu mai necesită prelucrări ulterioare.
  • Necesită operaţii minime de mentenanță.

Totuși şi acest procedeu are unele deza­vantaje printre care putem enumera:

  • Necesită o bună reglare a gazelor în scopul obținerii unor rezultate optime (în cazul plasmelor care permit utilizarea diverselor gaze plasmagene, nu doar a aerului comprimat).
  • Generează noxe, fapt ce implică utilizarea unui sistem pentru captarea și filtrarea noxelor și a unei mese speciale.
  • Necesită table curate (fără rugină, ulei etc) pentru a se putea realiza o debitare optimă.
  • Implică costuri de achiziție medii, fiind mai ief­tine în general față de echipamentele de debitare cu jet de apă și mult mai ieftine față de echipamentele de debitare cu laser.
  • Debitarea tablelor de grosimi mari implică costuri de utilizare ridicate datorită uzării accelerate a consumabilelor.
  • Muchiile debitate sunt conice, datorită formei jetului de plasmă. Totuși, sursele moderne de plasmă de înaltă definiție reușesc să țină sub control această conicitate, ea fiind acceptabilă în majoritatea operațiilor ulterioare de asamblare sau pentru a rămâne ca muchii libere
  • Procedeul în sine nu permite conectarea mai multor capete de debitare la aceeași sursă de plasmă. Se pot monta însă două capete de plasmă pe același utilaj de debitare cu condiția existenței a câte unei surse de plasmă pentru fiecare cap de debitare (în acest mod prețul utilajului crește substanțial).

4. Debitarea oxigaz

Acest procedeu constă în amplificarea proce­sului de oxidare în atmosferă controlată de oxigen în scopul debitării tablelor din oțel carbon. În acest scop, sunt folosite două tipuri de gaze și anume: un gaz combustibil (gaz metan, propan, acetilenă), care permite încălzirea materialului până la punctul în care începe oxidarea și oxigenul care permite menți-nerea și accelerarea procesului de oxidare localizată. În acest mod, materialul din zona de debitare este eliminat, obținându-se piesele dorite.

 Principalele avantaje aduse de acest procedeu de debitare con­stau în:

  • Cost de achiziţie mic pentru utilaj și consumabile.
  • Permite debitarea de table din oţel carbon cu grosimi de la 3 - 4 mm până la 300 mm, fără probleme. Există și echipamente automate spe­ciale, care permit debitarea oxigaz a unor grosimi de până la 1 m.
  • Muchia rezultată în urma debitării este dreaptă.
  • Permite debitarea concomitentă cu mai multe torțe oxigaz în scopul creșterii productivității.
  • Necesită operații minime de mentenanță.
  • Proces ușor de controlat.
  • Cantitatea de noxe este minimă și nu implică utilizarea unor mese speciale și a unor filtre pentru noxe.

Totuși și acest procedeu are unele dezavantaje printre care putem enumera:

  • Productivitate redusă. 
  • Poate tăia doar tablele din oțel carbon.
  • Zona influenţată termic mare implică în general prelucrări ulterioare.
  • Precizia de debitare relativ scăzută şi kerf-ul mare implică o pierdere destul de mare de material.

Tabel comparativ tehnologii de debitare automată


Sorin Udrea este General Manager Lastechno Weld-Cut SRL



Accept cookie

www.ttonline.ro utilizează fişiere de tip cookie pentru a personaliza și îmbunătăți experiența ta pe Website-ul nostru.

Te informăm că ne-am actualizat politicile pentru a integra în acestea și în activitatea curentă a www.ttonline.ro cele mai recente modificări propuse de Regulamentul (UE) 2016/679 privind protecția persoanelor fizice în ceea ce privește prelucrarea datelor cu caracter personal și privind libera
circulație a acestor date. Înainte de a continua navigarea pe Website-ul nostru, te rugăm să aloci timpul necesar pentru a citi și înțelege conținutul Politicii de Cookie.

Prin continuarea navigării pe Website-ul nostru confirmi acceptarea utilizării fişierelor de tip cookie conform Politicii de Cookie. Îți mulțumim pentru acest accept și nu uita totuși că poți modifica în orice moment setările acestor fişiere cookie urmând instrucțiunile din Politica de Cookie.

Da, sunt de acord