Como calcular a demanda de nitrogênio para máquinas de corte a laser?

O papel do nitrogênio na qualidade do corte a laser

Prevenção da oxidação: por que o nitrogênio é essencial durante o corte a laser

Nas operações de corte a laser, o nitrogênio serve como um escudo protetor contra a oxidação, empurrando o oxigênio da área de corte. Metais como o aço inoxidável e o alumínio tendem a reagir mal quando aquecidos, causando as bordas ásperas e problemas de descoloração. A boa notícia é que o nitrogénio não reage com estes materiais porque é quimicamente inerte, por isso obtemos cortes limpos sem óxidos. Tomemos o corte de aço inoxidável, por exemplo, a diferença entre o uso de nitrogênio versus técnicas regulares assistidas por oxigênio pode realmente fazer a rugosidade da superfície cair cerca de 25%. Isto é muito importante em indústrias onde as peças precisam estar prontas para solda imediatamente ou quando a aparência conta para coisas como produtos de consumo e componentes arquitetônicos.

Como o gás inerte garante cortes limpos e de alta qualidade na fabricação de metais

O nitrogênio faz mais do que apenas impedir a oxidação durante as operações de corte. Ajuda a arrefecer a área onde o corte acontece, o que reduz a deformação causada pelo calor e mantém o feixe de laser focado corretamente. O resultado final? Cortes mais limpos com menos material residual que se pega, especialmente visíveis quando se trabalha com folhas mais finas do que cerca de 10 milímetros de espessura. Outro benefício digno de menção é a forma como o nitrogênio limpa os detritos do próprio caminho do feixe de laser. Esta ação de limpeza garante que a viga permaneça forte e estável durante todo o processo. Para as lojas que lidam com especificações rigorosas, isso é muito importante porque lhes permite manter os requisitos de tolerância super-rigorosas de mais ou menos 0,1 mm que muitas peças de precisão exigem hoje em dia.

Parâmetros-chave que afectam a taxa de fluxo e a pressão de azoto

Diâmetro do bico e taxa de fluxo de gás: seu efeito na eficiência de corte

Raysoar resume um quadro de correspondência do diâmetro e do caudal da bocal com base na produção de 99,99% de azoto pelos produtos da série BCP:

Para cortar a liga de aço ou alumínio suave, a Raysoar fornece a referência seguinte:

Balanceamento da taxa de fluxo e pressão para um desempenho de corte a laser consistente

Um laser de fibra de 6 kW que corta aço inoxidável de 5 mm ilustra o equilíbrio:

• Subpressurizados (10 bar): 0,3 mm de oxidação da borda, 12% de taxa de alimentação mais lenta
• Optimizado (14 bar): Borda de acabamento de espelho, velocidade de corte de 8,5 m/min
• Com pressão superior (18 bar): 15% de resíduos de gás, o desgaste do bico triplica

Os reguladores de pressão em tempo real mantêm uma variância de ± 0,7 bar, melhorando o rendimento do material em 9% em ambientes de produção de alta mistura.

Determinação dos requisitos de pureza do nitrogénio para diferentes aplicações

A pureza diferente do nitrogénio é necessária por materiais diferentes. Para um aço inoxidável e para máquinas de alta precisão, é necessária uma pureza de 99,99% ou superior para garantir o corte brilhante e limpo. No entanto, para o aço suave e liga de alumínio, uma pureza inferior, variando de 90% a 98%, é recomendada para um melhor corte sem borbulhas em comparação com o corte a ar ou oxigênio e nitrogênio líquido. Ao consumir menos nitrogénio e gerar o gás auxiliar no local, os custos de produção são reduzidos em até 70%. Os produtos da série FCP da Raysoar® demonstram as vantagens da geração do gás misturado para as aplicações de corte de aço carbono/aço leve/liga de alumínio.

Sistema de produção de nitrogénio no local para operações de corte a laser

Combinar a produção do gerador de nitrogênio com a demanda da máquina a laser

O dimensionamento eficaz do sistema requer a avaliação da taxa de fluxo máximo (normalmente 2550 m3/h por laser), a pureza necessária (≥ 99,995% para ligas sensíveis) e os padrões operacionais. Os sistemas modernos no local reduzem os custos do gás em 50% a 90% em comparação com o azoto líquido, quando dimensionados com dados reais do consumo da máquina e dependendo dos custos de eletricidade e do azoto líquido ou dos custos do gás da garrafa em diferentes áreas e países.

Contabilização do número de máquinas a laser e dos padrões de tempo de execução

Os sistemas de geração de nitrogénio em local fornecem função de operação de várias máquinas. Ao calcular o fluxo de consumo de nitrogénio, aplica-se o modelo correspondente, o que significa que os radiadores dos geradores de nitrogénio no local podem fornecer o gás de assistência para 2-4 máquinas ao mesmo tempo no local.

Estudo de caso: Cálculo da procura de nitrogénio para um 2- Oficina de Fabricação de Máquinas Metálicas

Uma pequena instalação substituiu o gás da garrafa por uma BCP40 para cortar principalmente o aço inoxidável:

• Monitorização em tempo real do fluxo de nitrogénio necessário para duas máquinas: corte de tubos de 3 kW e corte plano de 4 kW;
• A utilização de borracha de corte de tubos S2.0 é aplicável a ambas as máquinas ao mesmo tempo, porque a máquina de corte de tubos consome menos nitrogénio em comparação com a máquina de corte plana.
• Para cortar outros materiais, como o aço leve com espessura de 3 mm, é necessária uma pureza menor, o que significa que o fluxo de nitrogênio suficiente é assegurado ao mudar para o modo de aço carbono.

Perguntas Frequentes (FAQ)

Por que o nitrogênio é usado no corte a laser?

O nitrogênio é usado no corte a laser para evitar a oxidação e a descoloração, proporcionando cortes limpos e de alta qualidade para metais como o aço inoxidável.

Como o nitrogênio afeta a qualidade do corte a laser?

O nitrogênio resfriar a área de corte, reduz a deformação, e garante que o feixe de laser permanece focado, levando a cortes mais limpos com tolerância precisa.

Quais os fatores que determinam o consumo de nitrogénio no corte a laser?

O tipo e a espessura do material, o diâmetro do bico e a geometria do bico são factores-chave que influenciam o consumo de azoto.

Qual é a pureza de nitrogénio necessária para o corte a laser?

Normalmente, é necessária uma pureza de nitrogénio igual ou superior a 99,99% para garantir cortes de alta qualidade e livres de oxidação para o aço inoxidável. No entanto, uma pureza inferior a 90-98% é igualmente aplicável a esses materiais, tais como o aço leve e a liga de alumínio. De facto, a pureza necessária para o corte a laser depende das exigências de corte dos clientes, equilibrando o custo e a eficiência.