¿Cómo calcular la demanda de nitrógeno para máquinas de corte láser?

El papel del nitrógeno en la calidad del corte láser

Prevención de la oxidación: por qué el nitrógeno es esencial durante el corte con láser

En las operaciones de corte por láser, el nitrógeno sirve como escudo protector contra la oxidación al expulsar el oxígeno del área de corte. Los metales como el acero inoxidable y el aluminio tienden a reaccionar mal cuando se calientan, causando esos bordes ásperos y problemas de decoloración. La buena noticia es que el nitrógeno no reacciona con estos materiales porque es químicamente inerte, así que obtenemos cortes limpios libres de óxidos. Tomemos el corte de acero inoxidable por ejemplo la diferencia entre el uso de nitrógeno versus técnicas regulares asistidas por oxígeno puede en realidad hacer que la rugosidad de la superficie disminuya alrededor de un 25%. Esto es muy importante en industrias donde las piezas deben estar listas para soldar inmediatamente o cuando la apariencia cuenta para cosas como productos de consumo y componentes arquitectónicos.

Cómo el gas inerte garantiza cortes limpios y de alta calidad en la fabricación de metales

El nitrógeno hace más que evitar la oxidación durante las operaciones de corte. De hecho ayuda a enfriar el área donde ocurre el corte, lo que reduce la deformación causada por el calor y mantiene el haz láser enfocado correctamente. ¿Cuál fue el resultado final? Cortes más limpios con menos material residual pegado, especialmente notable cuando se trabaja con láminas más delgadas que unos 10 milímetros de espesor. Otro beneficio que vale la pena mencionar es cómo el nitrógeno elimina los desechos del camino del propio haz láser. Esta acción de limpieza asegura que el haz permanezca fuerte y estable durante todo el proceso. Para los talleres que se ocupan de especificaciones estrictas, esto es muy importante porque les permite mantener esos requisitos de tolerancia súper estrictos de más o menos 0,1 mm que muchas piezas de precisión exigen hoy en día.

Parámetros clave que afectan al caudal y a la presión del nitrógeno

Diámetro de la boquilla y velocidad de flujo de gas: su efecto en la eficiencia de corte

Raysoar resumen un cuadro de correspondencia del diámetro de la boquilla y del caudal basado en la generación de 99,99% de nitrógeno por los productos de la serie BCP:

Para el corte de acero suave o aleación de aluminio, Raysoar proporciona la referencia siguiente:

Equilibrio de la velocidad de flujo y la presión para un rendimiento de corte láser constante

Un láser de fibra de 6 kW que corta acero inoxidable de 5 mm ilustra el equilibrio:

• Bajo presión (10 bar): 0,3 mm de oxidación de los bordes, 12% de velocidad de alimentación más lenta
• Optimizado (14 bar): Las margen de acabado de espejo, velocidad de corte de 8,5 m/min
• Con una presión excesiva de 18 bar: 15% de residuos de gas, el desgaste de las boquillas se triplica

Los reguladores de presión en tiempo real mantienen una varianza de ± 0,7 bar, mejorando el rendimiento del material en un 9% en entornos de producción de alta mezcla.

Determinación de los requisitos de pureza del nitrógeno para diferentes aplicaciones

Los diferentes materiales necesitan la pura nitrógeno diferente. Para un acero inoxidable y la maquinaria de alta precisión, se necesita una pureza superior al 99,99% para garantizar el corte brillante y limpio. Sin embargo, para el acero suave y la aleación de aluminio se recomienda una pureza inferior que oscila entre el 90% y el 98% para un mejor corte sin escoriación en comparación con el corte por aire o el corte por oxígeno y nitrógeno líquido. Al consumir menos nitrógeno y generar el gas de asistencia en el sitio, los costes de producción se reducen hasta en un 70%. Los productos de la serie FCP de Raysoar® demuestran las ventajas de generar el gas mezclado para las aplicaciones de corte de acero al carbono/acero suave/aleación de aluminio.

Sistemas de generación de nitrógeno en el sitio para operaciones de corte por láser

La producción de generadores de nitrógeno correspondiente a la demanda de las máquinas láser

El tamaño efectivo del sistema requiere evaluar el caudal máximo (normalmente 25 50 m 3 / h por láser), la pureza requerida (≥ 99,995% para aleaciones sensibles) y los patrones operativos. Los sistemas modernos en el lugar reducen los costes del gas en un 50% a 90% en comparación con el nitrógeno líquido cuando se dimensionan utilizando datos reales del consumo de la máquina y dependiendo de los costes de electricidad y el nitrógeno líquido o los costes del gas de la botella en diferentes zonas y países.

Contabilidad del número de máquinas láser y patrones de tiempo de ejecución

Los sistemas de generación de nitrógeno de Raysoar en el sitio proporcionan una función de operación de varias máquinas. Al calcular el flujo de consumo de nitrógeno, se aplica el modelo correspondiente, lo que significa que los raysoars en los generadores de nitrógeno del sitio pueden suministrar el gas de asistencia para 2-4 máquinas al mismo tiempo en el sitio.

Estudio de caso: Cálculo de la demanda de nitrógeno para un 2- Taller de fabricación de máquinas metálicas

Una instalación de pequeño tamaño reemplazó el gas del cilindro ejecutando una BCP40 para cortar principalmente el acero inoxidable:

• Monitoreo en tiempo real del flujo de nitrógeno necesario para 2 máquinas: corte de tubos de 3 kW y corte plano de 4 kW;
• Las dos máquinas de corte de tubos con boquilla S2.0 se aplican a ambas al mismo tiempo, ya que la máquina de corte de tubos consume menos nitrógeno que la de corte plano.
• Para cortar otros materiales como el acero suave con un grosor de 3 mm, se necesita una pureza más baja, lo que significa que se garantiza el flujo de nitrógeno suficiente cambiando al modo de acero al carbono.

Preguntas Frecuentes (FAQ)

¿Por qué se utiliza nitrógeno en el corte láser?

El nitrógeno se utiliza en el corte por láser para prevenir la oxidación y la decoloración, proporcionando cortes limpios y de alta calidad para metales como el acero inoxidable.

¿Cómo afecta el nitrógeno a la calidad del corte láser?

El nitrógeno enfría el área de corte, reduce la deformación y asegura que el haz láser permanezca enfocado, lo que conduce a cortes más limpios con tolerancia precisa.

¿Qué factores determinan el consumo de nitrógeno en el corte láser?

El tipo y el grosor del material, el diámetro de la boquilla y la geometría de la boquilla son factores clave que influyen en el consumo de nitrógeno.

¿Cuál es la pureza de nitrógeno requerida para el corte láser?

Por lo general, se necesita una pureza de nitrógeno del 99,99% o superior para garantizar cortes de alta calidad y libres de oxidación para el acero inoxidable. Sin embargo, también se aplica una pureza inferior del 90 al 98% para esos materiales como el acero blando y la aleación de aluminio. De hecho, la pureza requerida para el corte por láser depende de los requisitos de corte de los clientes, equilibrando el costo y la eficiencia.