Come calcolare la domanda di azoto per le macchine da taglio laser?

Il ruolo dell'azoto nella qualità del taglio laser

Prevenzione dell'ossidazione: perché l'azoto è essenziale durante il taglio laser

Nelle operazioni di taglio laser, l'azoto funge da scudo protettivo contro l'ossidazione spingendo fuori l'ossigeno dalla zona di taglio. Metalli come l'acciaio inossidabile e l'alluminio tendono a reagire male quando vengono riscaldati, causando questi spiacevoli bordi ruvidi e problemi di scolorimento. La buona notizia è che l'azoto non reagisce con questi materiali perché è chimicamente inerte, quindi otteniamo tagli puliti e privi di ossidi. Prendiamo ad esempio il taglio in acciaio inossidabile. La differenza tra l'uso di azoto e le normali tecniche assistite dall'ossigeno può effettivamente ridurre la rugosità della superficie di circa il 25%. Questo è molto importante in settori in cui le parti devono essere pronte per la saldatura immediatamente o quando l'aspetto conta per prodotti di consumo e componenti architettonici.

Come il gas inerte garantisce tagli puliti e di alta qualità nella fabbricazione di metalli

L'azoto non è solo un mezzo per prevenire l'ossidazione durante le operazioni di taglio. In effetti, aiuta a raffreddare l'area in cui si fa il taglio, riducendo la deformazione causata dal calore e mantenendo il raggio laser focalizzato correttamente. Il risultato finale? Tagli più puliti con meno materiale residuo che si attacca, particolarmente evidenti quando si lavorano con fogli più sottili di circa 10 millimetri. Un altro vantaggio degno di nota è il modo in cui l'azoto elimina i detriti dal percorso del raggio laser stesso. Questa operazione di pulizia assicura che il fascio rimanga forte e stabile durante tutto il processo. Per i negozi che si occupano di specifiche strette, questo è molto importante perché consente loro di mantenere quei requisiti di tolleranza super rigorosi di più o meno 0,1 mm che molte parti di precisione richiedono oggi.

Parametri chiave che influenzano il flusso e la pressione di azoto

Diametro dell'ugello e portata del gas: il loro effetto sull'efficienza di taglio

Raysoar riassume una tabella di corrispondenza per il diametro e il flusso dell'ugello basata sulla generazione di azoto al 99,99% da parte dei prodotti della serie BCP:

Per il taglio dell'acciaio o dell'alluminio leggero, Raysoar fornisce il riferimento seguente:

Bilanciamento del flusso e della pressione per prestazioni di taglio laser costanti

Un laser a fibra di 6 kW che taglia acciaio inossidabile da 5 mm illustra il bilanciamento:

• Sotto pressione (10 bar): 0,3 mm di ossidazione dei bordi, 12% di velocità di alimentazione più lenta
• Ottimizzato (14 bar): Connessione di un dispositivo di taglio a un'altezza di 8 mm
• A pressione superiore (18 bar): 15% di rifiuti di gas, usura dell'ugello triplicata

I regolatori di pressione in tempo reale mantengono una varianza di ± 0,7 bar, migliorando il rendimento del materiale del 9% in ambienti di produzione ad alta miscela.

Determinazione dei requisiti di purezza dell'azoto per applicazioni diverse

La diversa purezza dell'azoto è necessaria per materiali diversi. Per un acciaio inossidabile e per le macchine ad alta precisione, è necessaria una purezza pari o superiore al 99,99% per garantire un taglio luminoso e pulito. Tuttavia, per l'acciaio e l'alluminio leggeri, si raccomanda una purezza inferiore compresa tra il 90% e il 98% per un taglio senza frana migliore rispetto al taglio a aria o all'ossigeno e all'azoto liquido. Con il consumo di azoto ridotto e la produzione del gas di assistenza in loco, i costi di produzione sono ridotti fino al 70%. I prodotti della serie FCP di Raysoar® dimostrano i vantaggi della produzione di gas misto per le applicazioni di taglio di acciaio al carbonio/acciaio tenero/leghe di alluminio.

Sistemi di generazione di azoto in loco per operazioni di taglio laser

Corrispondenza tra l'output del generatore di azoto e la domanda di macchine laser

Per una dimensione efficace del sistema è necessario valutare il flusso massimo (tipicamente 2550 m3/h per laser), la purezza richiesta (≥99,995% per le leghe sensibili) e i modelli operativi. I moderni sistemi in loco riducono i costi del gas del 50%-90% rispetto all'azoto liquido se misurati utilizzando i dati sul consumo effettivo della macchina e a seconda dei costi dell'elettricità e dell'azoto liquido o dei costi del gas per bombole in diverse aree e paesi.

Contabilità del numero di macchine laser e dei modelli di tempo di esecuzione

I sistemi di generazione di azoto in loco forniscono la funzione di funzionamento multi-macchina. Calcolando il flusso di consumo di azoto, si applica il modello corrispondente, il che significa che i generatori di azoto del sito possono fornire il gas di assistenza per 2-4 macchine allo stesso tempo sul sito.

Caso di studio: Calcolo della domanda di azoto per un 2- Negozio di fabbricazione di macchine metalliche

Un piccolo impianto ha sostituito il gas della bombola con una BCP40 per tagliare principalmente l'acciaio inossidabile:

• Monitoraggio in tempo reale del flusso di azoto necessario per due macchine: taglio a tubo da 3 kW e taglio a pianta da 4 kW;
• Le misure di riduzione delle emissioni di azoto per il taglio di tubi sono applicabili alle due macchine contemporaneamente, poiché la macchina di taglio dei tubi consuma meno azoto rispetto alla macchina di taglio piatta.
• Per il taglio di altri materiali come l'acciaio mite con spessore di 3 mm, è necessaria una purezza inferiore, il che significa che il flusso sufficiente di azoto è garantito passando alla modalità acciaio al carbonio.

Domande frequenti (FAQ)

Perché l'azoto viene utilizzato nel taglio laser?

L'azoto viene utilizzato nel taglio laser per prevenire l'ossidazione e lo scolorimento, fornendo tagli puliti e di alta qualità per metalli come l'acciaio inossidabile.

In che modo l'azoto influenza la qualità del taglio laser?

L'azoto raffredda l'area tagliata, riduce la deformazione e garantisce che il raggio laser rimanga focalizzato, portando a tagli più puliti con tolleranza precisa.

Quali fattori determinano il consumo di azoto nel taglio laser?

Il tipo e lo spessore del materiale, il diametro dell'ugello e la geometria dell'ugello sono fattori chiave che influenzano il consumo di azoto.

Qual è la purezza di azoto richiesta per il taglio laser?

In genere, per garantire tagli di alta qualità e privi di ossidazione per l'acciaio inossidabile, è necessaria una purezza di azoto pari o superiore al 99,99%. Tuttavia, una purezza inferiore, compresa tra il 90 e il 98%, è applicabile anche a tali materiali come l'acciaio mite e le leghe di alluminio. Infatti la purezza richiesta per il taglio laser dipende dalle esigenze di taglio dei clienti, bilanciando il costo e l'efficienza.