Laser trong kết cấu thép: ràng buộc thật là chuỗi dung sai, không phải công suất

Việc kết cấu thép đặt lên máy laser ba ràng buộc mà đơn cơ khí thường không có: tấm dày, khổ tấm lớn, và chuỗi dung sai của cả cụm lắp chứ không của riêng một chi tiết. Chọn máy cho nhóm việc này vì vậy bắt đầu từ tấm bạn phải cắt, không từ con số công suất.

Kết cấu thép kéo bài toán về phía tấm dày và khổ lớn, hai thứ đẩy cả công suất lẫn kích thước bàn lên. Xem máy cắt laser fiber từ 1kW đến 12kW để thấy độ dày công bố tăng theo công suất tới đâu, kèm khổ bàn tương ứng.

Kết cấu thép đặt gia công những chi tiết nào?

Nhìn từ phía xưởng cắt, đơn hàng kết cấu thép quy về bốn nhóm chi tiết, và bốn nhóm này khác nhau rõ rệt về yêu cầu:

• Bản mã, bản nối, bản đế cột. Tấm thép phẳng có lỗ bắt bu lông, cắt biên dạng đơn giản. Cái khó không nằm ở hình mà ở độ dày và ở việc vị trí lỗ phải khớp với chi tiết đối ứng đã gia công ở nơi khác.
• Sườn gia cường, bản bụng khoét lỗ. Chi tiết dài, nhiều đường cắt trên một tấm, dễ biến dạng vì tỉ lệ dài trên rộng lớn.
• Chi tiết trên thanh ống và hộp. Lan can, khung giàn, chi tiết nối ống. Đây là nhóm đòi hỏi phôi phải xoay được, khác hẳn cắt tấm — phần này ở khác biệt khi cắt trên phôi ống.
• Tấm ốp mặt ngoài, tấm chắn nắng, vách trang trí. Vật liệu mỏng hơn hẳn ba nhóm trên, nhưng tiêu chí nghiệm thu chuyển sang bề mặt nhìn thấy.

Một xưởng nhận cả bốn nhóm thực chất đang chạy hai chế độ làm việc khác nhau: nhóm 1 và 2 là bài toán tấm dày, nhóm 4 là bài toán bề mặt. Tổ chức chung một quy trình cho cả hai là nguồn gốc của phần lớn hàng phải làm lại.

Vì sao chuỗi dung sai mới là ràng buộc thật?

Trong đơn cơ khí thông thường, chi tiết đạt kích thước là xong. Trong kết cấu thép thì không: chi tiết của bạn phải lắp được vào một cụm mà phần lớn các chi tiết khác không do bạn làm.

Nghĩa là sai số của bạn cộng dồn với sai số của khâu khoan lỗ, khâu hàn dựng, và cả sai số dựng lắp ngoài công trường. Một bản mã đúng kích thước tuyệt đối vẫn có thể không lắp được nếu chi tiết đối ứng lệch — và ngược lại, khi cả cụm không khớp thì bên bị hỏi trước thường là bên cắt. Khái niệm nền của phần này ở dung sai.

Hệ quả thực tế cho xưởng cắt là ba việc:

Hỏi rõ chi tiết đối ứng trước khi cắt loạt lớn. Lỗ bắt bu lông là chỗ hay lệch nhất, và biết trước thì xử lý được bằng cách chừa dung sai lắp.

Cắt một chi tiết mẫu trước khi chạy cả lô. Với đơn kết cấu, một chi tiết mẫu đưa ra công trường thử lắp rẻ hơn nhiều lần so với cắt xong cả lô rồi phát hiện lệch.

Ghi lại chi tiết nào cắt từ tấm nào. Khi cả cụm không khớp, đây là thứ duy nhất cho phép truy ngược xem sai ở khâu nào.

Tấm dày đặt thêm những yêu cầu gì lên xưởng?

Đi từ tấm mỏng sang tấm dày không phải là đổi một con số trong phần mềm. Bốn thứ đổi cùng lúc:

Mồi xuyên tấm trở thành công đoạn riêng. Trước khi cắt được đường viền, chùm tia phải xuyên thủng tấm tại một điểm. Trên tấm dày, đây là bước tốn thời gian và là nơi hay hỏng nhất — kim loại nóng chảy văng ngược lên đầu cắt. Đó cũng là lý do vị trí điểm mồi phải đặt ngoài biên dạng chi tiết chứ không đặt trên đường cắt.

Xỉ bám mặt dưới phải xử lý. Tấm càng dày thì lượng kim loại chảy phải thổi ra càng nhiều, và phần không thoát kịp đông lại thành gờ dưới mép. Xem dross; toàn bộ nhóm khó khăn của tấm dày ở cắt kim loại dày: giới hạn và mẹo.

Nội ứng suất trong tấm được giải phóng khi cắt. Tấm thép cán mang sẵn ứng suất bên trong. Cắt một đường dài là cắt đứt sự cân bằng đó, và chi tiết có thể cong lên ngay khi rời tấm — đặc biệt với chi tiết dài và hẹp. Xem cong vênh; đặc tính vật liệu ở thép carbon.

Nâng hạ tấm trở thành nút cổ chai. Tấm dày khổ lớn không nâng bằng tay được. Xưởng thiếu thiết bị nâng hạ sẽ thấy máy đứng chờ phôi nhiều hơn thời gian nó cắt — và đây là ràng buộc mà không cấu hình máy nào bù được.

Tấm ốp mặt ngoài khác chi tiết kết cấu ở chỗ nào?

Khác ở chỗ nghiệm thu. Chi tiết kết cấu bị che sau khi công trình hoàn thiện, nên tiêu chí là kích thước lắp ghép. Tấm ốp mặt ngoài thì ngược lại: nó là thứ người ta nhìn thấy.

Điều đó thêm ba yêu cầu: mép cắt phải đồng đều trên toàn bộ chiều dài tấm chứ không chỉ đạt ở chỗ đo; bề mặt phải sạch vết ố và vết xước do kẹp phôi; và các tấm trong cùng một mặt tiền phải giống nhau, kể cả khi chúng được cắt ở những ngày khác nhau. Yêu cầu cuối là lý do bảng thông số của máy phải được ghi lại chứ không nhớ trong đầu.

Vì tấm ốp thường mỏng hơn nhiều so với chi tiết kết cấu, nó cũng là nhóm nhạy nhất với cong vênh do nhiệt — dải kim loại sát mạch cắt xem dải kim loại chịu nhiệt cạnh mạch cắt.

Chọn máy cho nhóm việc này bắt đầu từ đâu?

Bắt đầu từ tấm, theo thứ tự sau — công suất là biến được suy ra ở bước cuối, không phải bước đầu:

Phần đối chiếu giữa các cấu hình cho xưởng làm hàng nặng nằm ở so sánh cấu hình cho xưởng lớn, còn nền chung của nhóm máy này ở cụm cụm bài về laser fiber cắt kim loại.

Nhận đơn kết cấu thép cần chuẩn bị gì ngoài máy?

• Xếp hình trên tấm. Đơn kết cấu có nhiều chi tiết cùng lô và tỉ lệ phôi bỏ đi ảnh hưởng thẳng tới giá chào. Xem xếp hình chi tiết trên tấm.
• Hồ sơ vật liệu. Nhà thầu thường yêu cầu chứng từ xuất xứ và mác thép của tấm; thiếu chứng từ thì chi tiết cắt đẹp cũng không nghiệm thu được.
• Kế hoạch theo tiến độ công trường. Đơn kết cấu giao theo đợt dựng lắp, nên chi tiết giao sớm mà không đúng đợt cũng thành hàng tồn ở công trường.
• Năng lực dự phòng. Một máy hỏng giữa đợt là chậm cả tiến độ dựng lắp — nhiều xưởng giải bằng cách kết hợp máy của mình với dịch vụ gia công cắt laser theo tỉnh cho phần vượt tải.

Câu hỏi thường gặp

Máy cắt tấm thông thường có nhận được đơn kết cấu thép không? Nhận được phần chi tiết nằm trong dải độ dày và khổ tấm mà máy xử lý được. Ràng buộc thường xuất hiện trước ở khổ bàn và ở thiết bị nâng hạ tấm, chứ không phải ở khả năng cắt.

Vì sao chi tiết dài cắt xong lại cong dù kích thước đúng? Vì tấm thép cán mang sẵn ứng suất bên trong, và đường cắt dài giải phóng sự cân bằng đó. Hiện tượng rõ nhất ở chi tiết dài và hẹp, và nó không phải lỗi thông số cắt.

Nên báo giá theo mét đường cắt hay theo chi tiết? Với đơn kết cấu, báo theo chi tiết thường sát thực tế hơn vì nó gộp được cả thời gian mồi xuyên tấm và khâu xử lý xỉ — hai khoản tăng mạnh theo độ dày mà cách tính theo mét không phản ánh.

Chi tiết đã cắt bị lệch so với chi tiết đối ứng thì xử lý thế nào? Trước hết xác định lệch sinh ở khâu nào bằng hồ sơ truy ngược của từng tấm. Sửa file mà chưa biết sai ở đâu thì lô sau lệch theo hướng ngược lại, và cả hai lô đều phải bỏ.