Gaisa izmantošana kā palīgāda laseru griešanā.

Ikdiennākā lāzera griešanas ražošanā palīgdzīves gāzes izvēle reti ir vienkāršs jautājums ar vienu atbildi. Skābekļa degšana izdala siltumu, kas ievērojami uzlabo griešanas veiktspēju un īpaši efektīvi nodrošina biezās plāksnes griešanu — īpaši piemērota vidēji biezas oglekļa tērauda plāksnēm, kuru biezums pārsniedz 6 mm. Tas ir galvenais process vidēja un zema jaudas lāzera griešanai biezā oglekļa tēraudā. Griešanas ātrums ir mērens un stabils, šajā jaudas diapazonā pārsniedzot slāpekļa griešanas ātrumu, vienlaikus saglabājot kontrolējamu siltuma ietekmes zonu. Skābekļa griešana nav ieteicama tievām oglekļa tērauda plāksnēm, nerūsējošajam tēraudam, alumīnija saklājumiem, detaļām, kurām nepieciešama tieša pulverveida pārklāšana/virzīšana/elektroplātināšana, vai precīzām komponentēm.

Tīrs slāpeklis rada spožu, sudrabbaltu virsmu, tomēr vienīgi gāzes rēķins var likt finanšu vadītājam saraut uzacis. Saspiedts gaiss — gāze, ko vismazāk uzskata par "gāzi" — klusībā kļūst par izvēlēto izmaksu taupīšanas līdzekli arvien vairāk lokšņu metāla apstrādes uzņēmumos. Tā izmaksas ir gandrīz nulles. Pareizi izmantots, tas tieši pārvēršas peļņā; nepareizi izmantots, tas rada atkritumus un darba pārtraukumus.

Darbības princips Saspiedta gaisa palīdzības griešana

Saspiedta gaisa griešanas loģika pamatā atšķiras no skābekļa vai slāpekļa griešanas loģikas. Skābekļa griešana balstās uz papildu siltumu, ko nodrošina dzelzs–skābekļa degšanas reakcija. Slāpekļa griešana ir tikai fiziska šķidruma izsviešana kombinācijā ar neitrālas gāzes aizsardzību. Saspiedts gaiss būtībā ir augsspiediena, tīrs gaisa plūsmas straume, kas no dzesētāja izplūst supersoniskā ātrumā un veic trīs uzdevumus: izpūš kausēto metālu, dzesē griezuma šuvi un — tā kā satur aptuveni 21 % skābekļa — nodrošina ļoti mīkstu oksidācijas reakciju kā palīguzturējumu.

Šeit ir fizikāls nianss, ko viegli palaist garām: gaisa blīvums un siltumietilpība atšķiras no tīra slāpekļa. Tajā pašā spiedienā gaisa dzesējošā iedarbība ir nedaudz vājāka nekā slāpekļa, jo skābekļa klātbūtne siltumtehniskajās īpašībās gāzu plūsmā izraisa sīku pārmaiņu. Tas rada nedaudz lielāku siltuma ietekmēto zonu griežot ar gaisu. Tomēr priekšrocība ir tāda, ka tievām loksnes daļām gaisa plūsma ir pietiekami spēcīga, lai tīri izsviestu kausēto šlaku, nepieciešamā papildu ķīmiskā reakcija nav vajadzīga.

Tāpēc griešanas ar gaisu pamatdaba ir vienkārši fizikāla noņemšana + mīksta oksidācija. Tā nebalstās uz skābekļa degšanu, lai panāktu ātrumu, un tā arī nepilnīgi izolē griezuma malu no skābekļa, kā to dara slāpeklis. Tas nosaka tās griezuma raksturlielumus un pielietojuma robežas.

Piemērotas lietošanas situācijas un izmaksu traucējumi

Griešana ar gaisu nav universāls risinājums, taču pie pareizās cenām tā var veikt lielu darba daļu.

Izmantojot oglekļa tēraudu kā piemēru, gaisa griešanai sasniedzamā maksimālā loksnes biezums ir tieši proporcionāls lāzera jaudai. Identiskos vienības apstākļos (kW un mm vienībās) vērtības ir gandrīz identiskas: 6 kW sistēma sasniedz maksimālo gaisa griešanas biezumu 6 mm, kamēr 20 kW sistēma sasniedz 20 mm.

Daļām, kurām vēlāk nepieciešama metināšana, krāsošana vai izmantošana kā strukturāli elementi, šis oksīda plēvels pilnībā atbilst prasībām. Kad tā biezums pārsniedz 50 % no maksimālā oglekļa tērauda biezuma, gaisa griešana joprojām ir iespējama un ātrāka nekā skābekļa griešana; tomēr griešanas malā veidojas biezāks oksīda slānis un redzami apdedzinājumi gar griešanas kontūru — jo lielāks ir loksnes biezums, jo augstāki ir apdedzinājumi. Tādējādi gaisa griešanai ir skaidri redzamas priekšrocības kvalitātē, efektivitātē un izmaksu efektivitātē tievām oglekļa tērauda loksnēm. Biezu lokšņu, piemēram, iekšējo balstiekārtu, pamata rāmju vai pastiprināšanas ribu (kurām nav nepieciešama pēcapstrāde), griešanai gaisa griešana ir visizdevīgākā iespēja.

Tad ir nerūsējošais tērauds un alumīnija sakausējumi. Nerūsējošajā tēraudā gaisa griešana rada melnu griešanas malu un ir piemērota tikai pielietojumiem, kuriem nav nepieciešama virsmas apdare.

Alumīnija sakausējumu lāzera griešana, izmantojot gaisu kā palīggāzi, rada mazāk apdedzinājumu un mazāku šlakas pielipumu salīdzinājumā ar slāpekli, tomēr tā nepanāk „nulles apdedzinājumus“. Lai sasniegtu gandrīz nulles apdedzinājumus un novērstu oksidāciju, ieteicams izmantot slāpekļa-un-skābekļa maisījumu (nelielu skābekļa daļiņu kombināciju ar slāpekli), kas apvieno „gaisa radītos minimālos apdedzinājumus“ ar „slāpekļa nodrošināto bezoksīdācijas efektu“, rezultātā radot ārkārtīgi smalkus apdedzinājumus, kas ir piemēroti tiešai metināšanai.

Gaisa griešanas izmaksu priekšrocības ir neapstrīdamas. Tipiskai augstas jaudas lāzera griešanas sistēmai, kas darbojas nepārtraukti, tīra slāpekļa izmantošana kā palīggāze var izraisīt ievērojamu gāzes patēriņu — viena augstspiediena balona darbības ilgums pilnas slodzes apstākļos var būt tikai minūtes, un mēneša gāzes izmaksas viegli var sasniegt ievērojamu daļu no ekspluatācijas izmaksām. Pāreja uz šķidro slāpekli samazina vienības izmaksas, taču joprojām saistīta ar logistikas un uzglabāšanas zaudējumiem.

Pretējā gadījumā saspiestā gaisa izmaksas ietver tikai elektroenerģijas patēriņu kompresora darbināšanai un apkopju izmaksas. Izvēloties spirālveida kompresoru ar atbilstošu jaudu (ne obligāti lielāku), stundas elektroenerģijas izmaksas paliek ļoti ekonomiskas.

Trīs kritiski parametri, kas nosaka gaisa griešanas kvalitāti

Izmantojot saspiestu gaisu, lielākā baža ražošanas telpā nav lēnā darbības ātrums, bet gan neatbilstība. Vakar griezumi bija perfekti; šodien tie ir klāti ar uzrāvumiem un melniem traipiem. Kur ir pamatcēlonis? Četri parametri nav kontrolēti.

1. Gaisa spiediena stabilitāte

Griežot, ja gāzes spiediens svārstās vairāk nekā par 0,5 bara vienību, griezuma šķelme uzreiz parādīs strīcijas un pievienoto izkausēto metālu. Tas nav sprauslas problēma — tas ir gāzes piegādes jautājums. Rūpnīcās bieži novērojam spiediena kritumu, kad vairākas mašīnas vienlaicīgi veic caurumu. Risinājums nav palielināt kompresora izvades spiedienu līdz maksimālajam, bet gan uzstādīt pietiekami lielu gaisa akumulatora tvertni (parasti tās tilpums ir 20–30 % no kompresora izvades tilpuma m³) un nodrošināt, ka cauruļvados notiekošā spiediena zudumi ir kontrolēti.

2. Plūsmas ātruma pielāgošana

Gaisa griešanai nepieciešamā gāzes patēriņa daudzums ir atkarīgs no sprauslas diametra un griešanas gāzes spiediena. Aptuvena aprēķina rezultātā redzams, ka, izmantojot 3,0 mm diametra sprauslu un 10 bara spiedienu, vienas vienības patēriņš ir 40 m³/h; kad vienlaicīgi darbojas trīs vienības, kopējais gāzes patēriņš sasniedz 120 m³/h — tieši atbilstoši pilnas slodzes ekspluatācijas jaudai modelim PAB30 (120 m³/h). Vienību aprīkošana ar pārāk maziem kompresoriem faktiski ierobežos strūklas gāzes piegādes spēju, kas noved pie zemas griešanas kvalitātes.

3. Dew Point Control

Šeit notiek vairums bojājumu. No kompresora izplūstošais kompresētais gaiss ir karsts, mitrs un eļļains. Ja tas tieši nonāk griešanas galviņā, ūdens tvaiks kondensējas aizsarglēnā. Nonākot zem lāzera staru, lēna uzreiz apmācas un sadedz. Tāpēc spiediena rasināšanās temperatūrai jābūt ne augstākam par 3 °C, ideālā gadījumā —20 °C vai pat zemāk. Tas nozīmē, ka pēc gaisa kompresora jāseko saldētājs žāvētājs un precīzi filtri, bet augstas mitruma reģionos obligāti jāizmanto adsorbcijas žāvētājs. Tāpēc spiediena rasināšanās temperatūrai jābūt ne augstākam par 3 °C, ideālā gadījumā —20 °C vai pat zemāk.

Tas prasa, ka pēc gaisa kompresora jāpievieno dzesētājs sausinātājs un precīzijas filtra ierīce; augstas mitruma apgabalos jāuzstāda dzesētājs sausinātājs ar lielāku plūsmas jaudu, lai uzturētu stabili rasas punkta līmeni.

4. Eļļas saturu kontrole

Skrūvju kompresoru eļļa piedalās kompresijas procesā, tādējādi izplūdes gāzēs eļļas saturs ir 1–5 ppm. Augstāks eļļas līmenis pasliktina lāzera griešanas veiktspēju, palielina lēnzu sadedzināšanas risku un paaugstina drošības riskus; lāzera griešanai nepieciešams eļļas saturs ≤0,01–0,03 mg/m³ (≈0,01–0,03 ppm), ideālā gadījumā ≤0,001 ppm vai tieša bezeļļas aprīkojuma izmantošana. Lai nodrošinātu ekonomisku efektivitāti un stabilitāti, izmantojot skrūvju kompresorus lāzera griešanai, jāuzstāda četru posmu precīzijas filtrācijas sistēma: C/T/A aktīvā ogle, kas pakāpeniski noņem ūdeni, daļiņas un eļļas miglu. Lai minimizētu eļļas emulģināšanos, jāizmanto dzesētājs sausinātājs ar spiediena rasas punktu ≤−20 °C.
Izlejiet katru dienu, nomainiet filtrēšanas elementu ik pēc 3 mēnešiem un notīriet cauruļvadus reizi gadā.
Ilgstoši stabils (ieteicams) eļļas brīvs gaisa kompresors: Eļļas saturs = 0, risinot problēmu tās avotā; piemērots augstas jaudas vienībām (6 kW un vairāk) masveida ražošanai, piemēram, PAP sērijas pilnīgi eļļas brīvajam gaisa kompresoram no Raysoar.

Tipiskās griezuma raksturīgās īpašības un pieņemamība

Gaisa griezumā iegūtās oglekļa tērauda malas ir gaiši zeltaini dzeltenas vai viegli brūnas. Tās ir gludas sajūtā, taču tuvāk apskatot, uz virsmas redzama plāna, blīva oksīdu kārta. Tā nav rupjā melnā skalā, ko rada tīra skābekļa griezums, ne arī spilgti balta kā tīra slāpekļa griezumā.

Vai to var izmantot tieši? Tas ir atkarīgs no apakšuplūsmas procesa. Ja detaļa jāpokrāsina ar pulverkrāsu, jākrāso vai jāsavieno ar metināšanu, šī oksīda plēve nodrošina labu saķeri un var izvairīties no priekšmetināšanas slīpēšanas. Tomēr, ja klienta rasējumā norādīts „redzama virsma, bez pēcapstrādes”, tad nedrīkst izmantot gaisa griešanu — jāpārslēdzas uz maisījuma gāzi vai tīru slāpekli. Tādējādi gaisa griešanas vērtība ir nevis „izskatīties labi”, bet gan „būt pietiekami labam un lētam.”

Gaisa kompresora un pēcapstrādes sistēmas pamatojošā loģika

Šajā brīdī rodas būtisks secinājums: gaisa griešana nav vienkārši caurules pievienošana gaisa kompresoram; tā ir sistēma. Šī sistēma vismaz jāietver:

skrūvju gaisa kompresors → gaisa akumulatora tvertne → dzesētājs ar aukstuma ciklu → trīs pakāpju precīzijas filtrs → cauruļvadi → griešanas galva.

Aukstuma sausinātājs kopā ar precīzās filtrācijas sistēmu ir obligāts nosacījums, nevis izvēles iespēja. Bez tiem eļļas-un-ūdens maisījums nonāk staru ceļā, sadedzinot vispirms aizsarglēcu, pēc tam fokusēšanas lēcu. Vienu šādu remontu var finansēt vairākus gadus ilgi ar aukstuma sausinātāja iegādi. Ja apkārtējās vides mitruma līmenis regulāri pārsniedz 70 %, vienīgi aukstuma sausinātājs nespēj pazemināt rasas punktu līdz −20 °C. Rasas punkta pazemināšanai līdz −40 °C vai pat zemāk ir jāpievieno adsorbcijas sausinātājs (sausinātājs ar sausinātājelementu).

Atbalsts, ko Raysoar sniedz, sākas tieši šeit: ne tikai gaisa kompresora pārdošana, bet, pamatojoties uz jūsu lāzera jaudu, plāksnes materiālu, darbnīcas mitrumu un vienlaicīgi darbojošos mašīnu skaitu, mēs norādām pilnu komplektu — kompresora modeli, krātuves tvertnes tilpumu, sausināšanas risinājumu un filtrācijas konfigurāciju — pilnībā aprīkotu ar visu parametru veidni kopiju. Jūs instalējat atbilstoši plānam, iestatāt parametrus un gāzes kontūras mainīgie lielumi tiek fiksēti.

Vienas teikuma kopsavilkums: Gaisa griešana ir visvairāk nepazīstamais izmaksu taupīšanas process lāzera apstrādē, tomēr tās prasības attiecībā uz gāzes sistēmas tīrību un stabilitāti nav mazāk stingras nekā slāpekļa griešanai. Kontrolējiet četrus parametrus — spiedienu, plūsmu, rasas punktu un eļļas saturu, un gaiss kļūst par peļņu. Zaudējiet kontroli, un gaiss nozīmē problēmas. un gaiss kļūst par peļņu. Zaudējiet kontroli, un gaiss nozīmē problēmas.