השימוש באוויר כגז עזר בקציצת לייזר.
ביצור היומיומי של חיתוך באור לייזר, בחירת גז עזר היא לעיתים נדירות שאלה פשוטה שמתמודדת עם תשובה אחת בלבד. בעירה באוקסיגן משחררת חום, ומחזקת באופן משמעותי את ביצועי החיתוך, עם יכולת חזקה לחיתוך לוחות עבים — במיוחד מתאימה לפלדה פחמנית בינונית-עבה שעוביה עולה על 6 מ"מ. זהו התהליך הנפוץ ביותר לחיתוך באור לייזר בטווח כוח בינוני-נמוך של פלדה פחמנית עבה. מהירות החיתוך היא מתונה ויציבה, ומעליעת את מהירות החיתוך המבוססת על חנקן בטווח כוח זה, תוך שמירה על אזורים מושפעי חום שניתן לשלוט בהם. חיתוך באוקסיגן אינו מומלץ ללוחות פלדה פחמנית דקים, פלדת אל חלד, סגסוגות אלומיניום, חלקי עבודה הדורשים סיפוד ישיר/لحיצה/גלוון, או רכיבים מדויקים.
חנקן טהור מייצר מראה בהיר, לבן-כסוף, אך חשבון הגזים בלבד עלול לגרום למנהל הכספים לערום את גבותיו. אוויר דחוס – הגז שמתעלמים ממנו הכי הרבה כ"גז" – הופך בשקט לנשק חסכוני בבחירתם של יותר ויותר קבוצות עיבוד פלדה. עלותו כמעט אפסית. כאשר משתמשים בו כראוי, הוא מתורגם ישירות לרווח; כאשר משתמשים בו בצורה לקויה, הוא מביא לעייפות ולתחלופת זמן.
עקרון הפעולה של חיתוך עם עזרת אוויר דחוס
הלוגיקה של החיתוך באוויר דחוס שונה באופן יסודי מחיתוך בחמצן או בחנקן. חיתוך בחמצן מסתמך על החום הנוסף שסופק על ידי התגובה הכימית של חומצה-חמצן. חיתוך בחנקן הוא תהליך פיזי טהור של הדחה נוזלית בשילוב מגן של גז אינרטי. אוויר דחוס, במובן העמוק שלו, הוא זרם אוויר נקי בלחץ גבוה, המושלך מהפּרְצוף במהירות סופר-סונית, ומבצע שלוש משימות: הסרת המתכת הנוזלית, קירור הקטע החתוך, וכן – מאחר שהוא מכיל כ-21% חמצן – תוספת של תגובה חמצונית עדינה מאוד כעוזר תומך.
קיים כאן ניואנס פיזי שמתפספס בקלות: הצפיפות והקיבול החום של האוויר שונים מאזו של חנקן טהור. באותה הלחץ, האפקט הקורר של האוויר חלש מעט יותר מזה של החנקן, מכיוון שהנוכחות של חמצן משנה באופן עדין את התכונות תרמודינמיות של זרם הגז. כתוצאה מכך, אזור ההשפעה החמה הוא קצת גדול יותר בקציצת אוויר. עם זאת, היתרונות הם שבגיליונות דקים, זרם האוויר חזק מספיק כדי להוציא את הסקוריה המותכת בצורה נקייה, ללא צורך באף תגובה כימית נוספת.
לכן, האופי הבסיסי של קציצת אוויר הוא הסרה פיזית טהורה + חמצון קל. היא אינה מסתמכת על בעירה בחמצן למהירות, וגם אינה מבודדת לחלוטין את קצה הקציצה מחמצן כפי שעושה החנקן. זה קובע את מאפייני החריץ שלה ואת גבולות היישום שלה.
سينarios יישום והפרעה במחיר
קציצת אוויר אינה פתרון אחד-לכולם, אך במחיר הנכון היא יכולה להתמודד עם חלק גדול מהעבודה.
כדוגמה, בפלדת פחמן, עובי הלוח המרבי שניתן לחתוך באוויר הוא פרופורציונלי ישירות לכוח הלייזר. בתנאים זהים ליחידת זמן (בקילו-וואט ומילימטר), הערכים כמעט זהים: מערכת של 6 קילו-וואט מגיעה לעובי חיתוך מרבי באוויר של 6 מ"מ, בעוד שמערכת של 20 קילו-וואט מגיעה לעובי של 20 מ"מ.
לחלקים הדורשים ריתוך נוסף, צביעה או שימוש כרכיבים מבניים, סרט החמצן הזה עונה במלואו על הדרישות. כאשר העובי עולה על 50% מהעובי המרבי של פלדת פחמן, חיתוך באוויר עדיין אפשרי ומהיר יותר מאשר חיתוך באוקסיגן; עם זאת, שכבת החמצן בקצה החיתוך הופכת עבה יותר, ופיגומים מובילים נוצרים בקלות לאורך קווי החיתוך — ככל שהעובי של הלוח גדול יותר, כך גובה הפיגומים גדול יותר. כתוצאה מכך, חיתוך באוויר מציע יתרונות ברורים באיכות, יעילות ויעילות עלות ללוחות פלדת פחמן דקיקים. עבור לוחות עבים כגון תמיכות פנימיות, מסגרות בסיסיות או צלעות תقوיה (שאינן דורשות עיבוד נוסף), חיתוך באוויר הוא האופציה היקרונית ביותר.
לאחר מכן יש את הפלדה הנержפת ואלומיניום. בחיתוך באוויר של פלדה נержפת, קצה החיתוך מאבד את הצבע שלו ונהיה שחור, והחיתוך מתאים רק ליישומים שאין בהם דרישה למראה שטח.
חיתוך באור לייזר של סגסוגות אלומיניום באמצעות אוויר כגז עזר יוצר פחות שולי חיתוך (בּוּררים) ודבקות צורבים נמוכה יותר בהשוואה לניتروجين, אף על פי שאינו מצליח להשיג "אפס שולי חיתוך." כדי להשיג שולי חיתוך קרובים לאפס ולמנוע חמצון, מומלץ להשתמש בתערובת של נייטורגן וחמצן (אחוז קטן של חמצן בשילוב עם נייטורגן), אשר מאוזנת בין ה"שולי החיתוך המינימליים שנותן האוויר" לבין ה"השפעה החופשית מחמצון של הנייטורגן", מה שמביא לשולי חיתוך עדינים ביותר המתאימים להרכבה ישירה על ידי ריתוך.
היתרון הכלכלי של חיתוך באוויר הוא בלתי מעורער. עבור מערכת חיתוך באור לייזר בעוצמה גבוהה טיפוסית הפועלת באופן רציף, השימוש בנייטורגן טהור כгаз עזר עלול לגרום לצריכה משמעותית של גז — צילינדר בלחץ גבוה אחד עלול להספיק רק לדקות בודדות תחת עומס מלא, וההוצאה החודשית על הגז עלולה להגיע בקלות לחלק משמעותי מהעלויות הפעלה. המעבר לנייטורגן נוזלי משפר את המחיר ליחידת נפח, אך עדיין כולל הוצאות לוגיסטיות ואבדות אחסון.
לעומת זאת, עלות האוויר המכווץ כוללת רק את החשמל שנצרך להפעלת המניע וההוצאות לתיקון ותחזוקה. בעת בחירת מנוע סילינדרי עם תפוקת הספק מתאימה (ולא בהכרח הגדול ביותר), עלויות החשמל לשעה נותרות זולות מאוד.
שלושה פרמטרים קריטיים שקובעים את איכות חיתוך האוויר
בעת שימוש באוויר מכווץ, הפחד הגדול ביותר בקומה היצרנית אינו מהירות איטית אלא אי-תאמינות. אתמול החיתוכים היו מושלמים; היום הם מכוסים בקרומות ובכתמים שחורים. מהו המקור לבעיה? ארבעה פרמטרים שלא נשלטים.
1. יציבות לחץ האוויר
במהלך החיתוך, אם לחץ הגז משתנה במעל 0.5 בר, החריץ יראה מיד פסים ושקעים מוצמדים. זו אינה בעיה של הפצת גז — אלא בעיה בהספקת הגז. במפעלים נפוץ לראות ירידה חדה בלחץ כאשר מספר מכונות pierce (מחדדות) בו זמנית. הפתרון אינו להגביר את לחץ הפליטה של המניע למקסימום, אלא להתקין מיכל אגירה של אוויר בגודל מספיק (בדרך כלל בגודל 20%–30% מהפליטה של המניע במטר מעוקב) ולדאוג שאובדן הלחץ בצינורות יהיה בשליטה.
2. התאמת קצב הזרימה
צריכת הגז לחיתוך באוויר תלויה בקוטר הפה והלחץ של גז החיתוך. הערכה מקורבת מראה כי שימוש בפה שקוטרו 3.0 מ"מ ובלחץ של 10 בר נותנת קצב צריכה של 40 מ"ק/שעה ליחידה אחת; כאשר שלוש יחידות פועלות בו זמנית, סך הצריכה הכולל של הגז מגיע ל-120 מ"ק/שעה — בדיוק כהספק הפעולה המלא של ה מודל PAB30 (120 מ"ק/שעה). התקנת מספר יחידות עם מחוות שקטנים מדי תגביל למעשה את היכולת של הפיה להזרים גז, מה שיגרום לאיכות חיתוך נמוכה.
3. בקרת נקודת ההרטבה
כאן מתרחשים רוב הכשלים. האוויר המכווץ שיוצא מהמחוות הוא חם, רטוב ומכיל שמן. אם הוא נכנס ישירות לראש החיתוך, אדי המים יưngשו על העדשה הגנתית. כאשר קרן الليיזר פוגעת בעדשה, היא מתעבה באופן מיידי ונשרפת. לכן, נקודת הטל הלחצנית חייבת להיות 3°מ או נמוך יותר, ובאופן אידיאלי -20°מ או נמוך יותר. זה אומר שמחוות אוויר חייב להיעקוב על ידי יבשן מקרר ומסננים מדויקים, ובאזורים בעלי רמת לחות גבוהה יש להשתמש ביבשן ספיחי כחלק חובה. לכן, נקודת הטל הלחצנית חייבת להיות 3°מ או נמוך יותר, ובאופן אידיאלי -20°מ או נמוך יותר.
זה דורש חיבור של יבשן מקרר ומסנן מדויק לאחר מחוות האוויר; באזורים בעלי לחות גבוהה יש להתקין יבשן מקרר בעל קיבולת זרימה גבוהה יותר כדי לשמור על יציבות של נקודת הטל.
4. בקרת רמת השמן
השמן הרציח במחברי ברגים משתתף בתהליך הלחיצה, מה שגורם לתוכן שמן של 1–5 ppm בגז הנפלט. רמות שמן גבוהות פוגעות בביצועי חיתוך באור לייזר, מעלות את הסיכון לשריפת עדשה ומעלות את סיכוני הבטיחות; לחיתוך באור לייזר נדרש תוכן שמן ≤0.01–0.03 מ"ג/מ"ק (בערך 0.01–0.03 ppm), ובאופן אידיאלי ≤0.001 ppm או שימוש ישיר בציוד ללא שמן. כדי להבטיח יעילות כלכלית ויציבות בעת השימוש במחברי ברגים לחיתוך באור לייזר, יש להתקין מערכת מסננים מדויקת בארבעה שלבים: מסננים פעילים מפחם דק (C/T/A) להסרת מים, חלקיקים וערפילי שמן באופן פרוגרסיבי. יש להשתמש במתייבש קירור עם נקודת טל תחתונה תחת הלחץ של ≤−20° צלזיוס כדי למזער את אמולסיפיקציית השמן.
לפנות מדי יום, להחליף את אלמנט המסנן כל 3 חודשים ולנקות את הצינורות אחת לשנה.
מחשף אוויר חסר שמן יציב לטווח הארוך (מומלץ): תכולת שמן = 0, פותר את הבעיה במקור; מתאים ליחידות בעוצמה גבוהה (6 קילו-ואט ומעלה) לייצור המוני, כגון סדרת PAP של מחשפי אוויר חסרי שמן לחלוטין של Raysoar.
מאפייני החתך הסטנדרטיים והקבלה שלהם
הקצה הנחתך מפלדה פחמנית באמצעות חיתוך באוויר מציג צבע זהוב בהיר או חום בהיר. הוא חלק למישוש, אך בבדיקה מקרוב ניתן לראות סרט אוקسيد דק וצפוף. זהו לא הקליפה השחורה הגסה של חיתוך באוקסיגן טהור, ולא הלבן הבהיר של חיתוך באזוט טהור.
האם ניתן להשתמש בו ישירות? זה תלוי בתהליך הבא. אם החלק מיועד לطلיה באבקה, לצבע אוلحיצה, סרט האוקسيد הזה מספק הדבקה טובה וניתן להימנע מהגזרה הקדמית לפני הלחיצה. אך אם בשרטוט הלקוח כתוב "משטח חשוף, ללא טיפול לאחרוני", אז אין להשתמש בחיתוך באוויר – יש לעבור לחיתוך בגז מעורב או באזוט טהור. לפיכך, הערך של חיתוך באוויר אינו נובע מ"מראה טוב", אלא מ"היה מספיק טוב וזול."
הלוגיקה התומכת של מנוע הזרם ומערכת הטיפול שלאחר מכן
בשלב זה עולה מסקנה מפתח: חיתוך באוויר אינו פשוט חיבור צינור למדחס אוויר; זהו מערכת. המערכת חייבת לכלול לפחות:
מדחס אויר בדיסק → מיכל אגירת אויר → ייבשן מקרר → מסננים מדויקים בשלושה שלבים → צינורות → ראש החיתוך.
ייבשן מקרר יחד עם סינון מדויק הם דרישה חובה, לא אפשרות. ללא אלה, תערובת השמן והמים נכנסת למסלול קרן האור, מה שמביא לשריפת העדשה הواقית תחילה, ולאחר מכן גם של העדשה המרכזת. עלות תיקון אחד כזה יכולה לכסות את רכישת ייבשן למספר שנים. אם רמת הרטיבות הסביבתית עולה באופן קבוע על 70%, ייבשן מקרר לבדו אינו מסוגל להוריד את נקודת ההרטבה ל-20-°C. יש להוסיף ייבשן ספיח (ייבשן דסיקנט) כדי להוריד את נקודת ההרטבה ל-40-°C ואף יותר.
התמיכה ש רייסואר ההתחלה היא כאן: לא רק מכירת מנוע דחיסה של אוויר, אלא בהתבסס על עוצמת הלייזר שלכם, חומר הלוח, רמת הרטיבות במעבדה שלכם ומספר המכונות שפועלות בו זמנית, אנו מגדירים את החבילה המלאה – דגם המנוע, נפח מיכל האגירה, פתרון היבוש וההגדרה של מסננים – כולל קבוצה מלאה של תבניות פרמטרים. אתם מתקינים לפי התוכנית, מגדירים את הפרמטרים, והמשתנים במעגל הגז ננעלים.
סיכום במשפט אחד: חיתוך באוויר הוא תהליך חיסכון בעלות המוזנח ביותר בעיבוד לייזר, אך דרישותיו לנקיות וליציבות של מעגל הגז אינן פחות מחמירות מאשר בחיתוך באזוט. נקודת ההרטבה, ריכוז השמן, והאוויר הופך לרווח. איבוד הבקרה על הפרמטרים גורם לאוויר להפוך לבעיה.
