Cięcie laserowe i gięcie blach: ceny, grubości i dobre praktyki

Nie istnieje „idealny” proces cięcia: każdy odpowiada innemu zestawowi materiału, grubości, dokładności i nakładu. Zakład zajmujący się obróbką blach i cięciem zwykle opanował kilka technologii i wybiera najlepszy kompromis między jakością cięcia a kosztem.

Laser światłowodowy

To najpowszechniejszy proces dla blach cienkich i średnich. Jego długość fali (około 1 µm) jest dobrze pochłaniana przez metale, także przez stopy odbijające światło, takie jak aluminium, mosiądz czy miedź, na odpowiednio przystosowanych maszynach. Jest szybki przy małych grubościach, dokładny i zostawia czyste krawędzie z ograniczoną strefą wpływu ciepła.

Laser CO2

Starszy (10,6 µm), nadal stosowany do niektórych grubych blach, gdy liczy się wygląd krawędzi, oraz do materiałów niemetalicznych (akryl, drewno, niektóre tworzywa), z którymi laser światłowodowy radzi sobie słabo. Przy cienkiej blasze metalowej laser światłowodowy jest zwykle szybszy i tańszy.

Plazma

Łuk plazmowy tnie wszystkie metale przewodzące prąd i staje się konkurencyjny przy dużych grubościach, gdzie laser jest wolniejszy lub droższy. Dokładność jest mniejsza (lekkie skosy, szersza strefa wpływu ciepła): nadaje się do elementów kotlarskich i konstrukcyjnych przeznaczonych do spawania lub dalszej obróbki.

Cięcie strumieniem wody

Strumień wody pod bardzo wysokim ciśnieniem z domieszką ścierniwa tnie niemal wszystkie materiały (metale, kamień, szkło, kompozyty) bez nagrzewania, a więc bez odkształceń cieplnych. W zamian jest wolniejszy i może dawać lekką stożkowatość. Warto go stosować do materiałów wrażliwych na ciepło, dużych grubości lub trudnych stopów.

Wykrawanie

Wykrawarka uderza w blachę narzędziami. Przy dużych seriach cienkiej blachy z wieloma otworami, tłoczeniami (żaluzje, wybrzuszenia) lub formowanymi gwintami może być bardzo ekonomiczna. Złożone kontury są prostsze do wykonania laserem, a wiele zakładów łączy oba procesy.

Granice zależą od mocy maszyny, gazu osłonowego i oczekiwanej jakości krawędzi. Poniższa tabela podaje typowe rzędy wielkości dla cięcia laserem światłowodowym. Mają charakter orientacyjny: należy je potwierdzić w zakładzie, który wykona Państwa elementy.

Powyżej tych wartości przechodzi się na plazmę, cięcie tlenowe lub strumień wody. Blachy dostarczane są w standardowych formatach (np. 3 000 × 1 500 mm): sposób rozmieszczenia detali na takim formacie decyduje o ilości odpadu.

Cena detalu z blachy to suma materiału, czasu maszynowego i robocizny, do której dochodzą przezbrojenie i wykończenie. Oto, co tłumaczy większość różnic między dwiema wycenami.

• Materiał. Rodzaj (stal nierdzewna i aluminium są droższe za kilogram niż stal miękka), grubość, ewentualny atest materiałowy. Płacą Państwo także za odpad: zużywana jest cała blacha, a nie tylko masa detalu.
• Grubość. Prędkość cięcia mocno spada wraz ze wzrostem grubości: czas maszynowy na metr cięcia rośnie szybciej niż grubość.
• Długość cięcia. Im dłuższy kontur i wycięcia wewnętrzne, tym dłużej pracuje maszyna. Detal mocno ażurowy kosztuje więcej niż pełna płyta o tych samych wymiarach.
• Liczba przebić. Każdy otwór lub wycięcie wewnętrzne zaczyna się od przebicia, zanim wiązka podąży za konturem. Przy dużych grubościach każde przebicie zajmuje czas: setki małych otworów szybko podnoszą cenę.
• Gięcia. Liczba gięć, długość, kąty, oprzyrządowanie: każde gięcie wymaga manipulacji i ustawienia prasy krawędziowej. Detal z wieloma gięciami wycenia się głównie według czasu gięcia.
• Operacje dodatkowe. Gratowanie, gwintowanie, wprasowywanie elementów złącznych, spawanie, obróbka powierzchniowa, kontrola wymiarowa.
• Ilości. Programowanie i ustawienie rozkładają się na całą serię: cena jednostkowa wyraźnie spada między sztuką jednostkową a kilkudziesięcioma sztukami, a potem już łagodniej.

Rozkrój (nesting) polega na rozmieszczeniu detali na blasze tak, aby zminimalizować odpad. Wskaźnik wykorzystania materiału bezpośrednio wpływa na cenę, zwłaszcza w stali nierdzewnej lub aluminium. Obliczenia wykonuje oprogramowanie zakładu, ale mogą Państwo mu pomóc:

• wybierając kontury, które do siebie pasują, zamiast bardzo nieregularnych kształtów;
• łącząc w jednym zleceniu kilka indeksów z tego samego materiału i o tej samej grubości, aby korzystały z tych samych arkuszy;
• akceptując cięcie wspólne (dwa sąsiednie detale mają wspólną linię cięcia), jeśli pozwala na to specyfikacja;
• dopasowując wymiary do standardowych formatów, gdy konstrukcja jest elastyczna.

Inne sposoby

• Ograniczyć różnorodność: jeden promień gięcia i kilka standardowych średnic otworów ograniczają zmiany narzędzi.
• Zawężać tolerancje tylko dla wymiarów funkcjonalnych: zob. poradnik o tolerancjach ogólnych ISO 2768.
• Prosić o kilka ilości: wycena 10, 50 i 200 sztuk pokazuje krzywą cen.
• Zaakceptować gatunek równoważny i zostawić rozsądny termin: pilność kosztuje.

Detal narysowany bez uwzględnienia gięcia może być niewykonalny lub wymagać specjalnego oprzyrządowania. Poniższe wartości (t oznacza grubość) są rzędami wielkości dla typowych blach: zależą od oprzyrządowania, materiału i maszyny, a ostatnie słowo należy do zakładu.

Kierunek walcowania, sprężynowanie i tolerancje

W przypadku twardych stopów gnie się najlepiej prostopadle do kierunku walcowania. Po gięciu materiał lekko „wraca” (sprężynowanie): zakład kompensuje to korektą kąta. W cienkiej blasze uzyskuje się zwykle rzędu ±0,1 do ±0,2 mm przy cięciu laserowym i szersze tolerancje dla wymiarów giętych, co należy potwierdzić z zakładem. Proszę zawężać tylko te wymiary, które tego wymagają.

Rozwinięcie

Rozwinięcie (detal na płasko) zależy od materiału, grubości, promienia i oprzyrządowania. O ile nie opanowali Państwo tych obliczeń, proszę przekazać detal gięty w 3D wraz z wymiarami funkcjonalnymi: zakład sam wyliczy rozwinięcie.

Źle przygotowany plik DXF powoduje stratę czasu i błędy cięcia. Wystarczy kilka zasad:

• Skala 1:1, jednostki w milimetrach, geometria 2D na płasko.
• Kontury zamknięte, bez zdublowanych ani nakładających się linii (maszyna cięłaby dwa razy), bez zbędnych mikrosegmentów.
• Proste krzywe: splajny należy zastąpić polilinią lub łukami, a bloki rozbić.
• Osobne warstwy dla cięcia, linii gięcia i grawerowania, z legendą.
• Nic poza geometrią: ani wymiarów, ani tekstów, ani tabliczki rysunkowej na rysunku do cięcia.
• Jeden detal w jednym pliku, nazwany jego indeksem, oznaczeniem rewizji, materiałem i grubością.

Kompletne zapytanie daje szybsze i porównywalne wyceny. Proszę podać materiał, gatunek i grubość (lub „równoważny dopuszczony”), ilości, pliki (DXF, rysunek PDF, STEP), wykończenia (zob. kompetencje w zakresie obróbki powierzchniowej), wymiary krytyczne, ewentualny atest materiałowy, termin i miejsce dostawy.

W Meaflow dodanie zapytania jest bezpłatne i bez prowizji: otrzymują Państwo oferty od kilku wykonawców, mogą je porównać, zadawać pytania i rozmawiać przez komunikator przed dokonaniem wyboru. Aby uporządkować zapytanie, proszę skorzystać z naszego poradnika o specyfikacji produkcyjnej.