Може ли генератор азота да побољша брзину ласерског резања на индиректан начин?

Улога азота у квалитету и ефикасности ласерског сечења

Који је принцип рада ласерског сечења?

Принцип рада ласерског сечења заснива се на употреби високоинтензивног, когерентног ласерског зрака за сечење разних материјала. Ево детаљнијег објашњења:

Ласерски генератор производи концентрисан сноп светлости, који се појачава да би постигао изузетно високу густину енергије. Затим се овај сноп усмерава кроз низ огледала или сочива како би се фокусовао у изузетно мали цртеж — често само неколико микрометара у пречнику — на површини циљног материјала.

Kada fokusirani laserski zrak pogodi materijal, njegova intenzivna energija apsorbuje se i brzo zagreva materijal na mestu kontakta na veoma visokim temperaturama (često preko nekoliko hiljada stepeni Celzijusovih). Ova ekstremna toplota uzrokuje da materijal prolazi kroz procese poput topljenja, isparavanja ili čak sagorevanja, u zavisnosti od vrste materijala (npr. metal, plastika, drvo) i parametara lasera (snaga, talasna dužina).

Da bi se postigao čist rez, često se mlaz gasa (kao što su kiseonik, azot ili komprimovani vazduh) usmerava uzduž laserskog zraka. Ovaj gas ima višestruku funkciju: uklanja rastopljeni ili ispareni materijal sa zone reza, sprečavajući da se ponovo zalepi za komad koji se obrađuje; u nekim slučajevima (kao što je rezanje metala kiseonikom), gas takođe može da reaguje sa materijalom i ubrza proces sagorevanja, povećavajući efikasnost rezanja.

Ласерски сноп и предмет обраде се крећу релативно једно у односу на друго (било кроз кретање снопа, предмета обраде или оба) дуж прецизног пута који контролишу системи рачунарске нумеричке контроле (CNC). Ово омогућава веома прецизне, комплексне резове са минималним губицима материјала, пошто уски ласерски сноп ствара веома мале ширине реза (ширина пресека).

Укратко, ласерско сецање комбинује концентрисану топлотну енергију ласера са прецизном контролом кретања како би се материјали одвојили локалним загревањем и уклањањем циљаног материјала.

Како азотни гас спречава оксидацију током ласерског сецања

Инертна природа азота помаже у уклањању кисеоника из зоне резања, чиме се зауставља оксидација која доводи до проблема са дисколорацијом и заправо чини материјале мање чврстим. Нерђајући челик је посебно осетљив у овом погледу, пошто има тенденцију да формира храпаве, неправилне ивице увек када је присутан кисеоник током операција ласерског сецања.

Чистоћа помоћног гаса и његов утицај на прецизност и брзину реза

Nivo čistoće azota zaista igra značajnu ulogu u performansama lasera. Na osnovu principa laserskog sečenja, različiti materijali zahtevaju različite nivoe čistoće pomoćnog gasa tokom procesa sečenja. Za nehrđajući čelik potreban je azot čistoće 99,99% kako bi se osigurala sjajna površina sečenja. Za čelik sa niskim sadržajem ugljenika i aluminijumski legure, potreban je azot niže čistoće zbog svojstava materijala. Prilagođavanjem čistoće azota u pomoćnom gasu, ove metalne materijale je moguće seći sa savršenom površinom i idealnom brzinom. Kod nehrđajućeg čelika, korišćenje azota visoke čistoće od oko 99,9% ili više čini ogromnu razliku. To pomaže u stvaranju stabilne putanje zraka potrebne za tačne dimenzije reza, a takođe smanjuje potrebu za naknadnim završnim radovima. Međutim, azot niže čistoće kao pomoćni gas omogućava brže sečenje i bez oštrice kod sečenja limova od čelika sa niskim sadržajem ugljenika, pocinčanih ploča i aluminijumskih legura.

Зашто је висок притисак азота важан за нерђајући челик и алуминијум

За резање нерђајућег челика и алуминијума, генерално је потребно око 16 до 20 бара притиска азота како би се избацио сви расплављени материјал из зоне реза. Када притисак падне испод тог нивоа, често остаје остатак који може довести до проблема као што су прегревање и изобличење делова током хлађења. У индустрији је утврђено да се при раду са алуминијумским лимовима дебљине 5 мм, повећањем притиска азота ивице постају правије за око 40%, према тестовима извршеним у фабрикама. То је изузетно важно за делове који се користе у авионима и аутомобилима, где и најмања одступања имају значај – спецификације често захтевају прецизност мерења у оквиру 0.1 мм или боље.

Обезбеђење непрекидне испоруке азота помоћу генератора по захтеву

Како генератори азота производе висококвалитетан гас на локацији

Savremeni generatori azota koriste tehnologiju adsorpcije na promenljivom pritisku (PSA) ili membransku tehnologiju za odvajanje azota iz komprimovanog vazduha, postižući čistoću do 99,99% - što premašuje zahteve za većinu primena kod laserskog sečenja. Ovi sistemi automatski prilagođavaju izlaz u skladu sa trenutnim zahtevima, održavajući optimalnu kvalitet gasa bez potrebe za ručnim uplitanjem. Raysoar je razvijao različite serije PSA generatora azota kako bi ispunio različite zahteve klijenata u primeni sečenja.

Uklanjanje vremena zaustavljanja zbog zamene boca i kašnjenja u isporuci

Стари начини добијања азота само стварају проблеме за већину биљака. Објекти који наставе са системима у цилиндрима заврше губећи око 12 до 18 сати сваког месеца у возњама и организовању испорука. Производња азота на самом месту елиминише све те прекиде јер постоји практично неограничен извор кад год је неопходан. Разлика заиста има значаја када се ради са сјајним металима као што је алуминијум. Свако ко је покушао ласерско сечење зна да неправилан проток гаса током процеса може да поквари све. Зато су многе радионице које праве прецизне делове недавно прешле на генераторе азота на месту инсталације.

Купац Studija slučaja: уштеда од 200 евра дневно

Произвођач намештаја из северне Европе је купио систем за генерисање азота серије BCP од компаније Raysoar.

Ласерска машинa за сечење: равни сечење 4кВ 1 јединица / сечење цеви 3кВ 1 јединица

Материјал за сечење: нерђајући челик / угљенични челик / алуминијумска легура

Дебљина материјала:1,5мм/3мм

Трошкови гаса у цилиндрима укључујући транспорт: евро350/паковање(8ком) x 2 паковања/недеља x45 недеља = евро 31500/годишње

Улагањем у Raysoar-ов генератор азота на локацији BCP40, корисник ће остварити повратак улагања у току 12 месеци.

У поређењу са цилиндарима са гасом, генератор азота на локацији користи само електричну енергију чија је цена око евро 0,06/kwh, евро 15/дан, евро3348/годишње. Осим тога, трошкови рада за замену цилинадара са гасом радницима су довољни да надокнаде трошкове одржавања генератора азота, а чак могу и да их премаше.

Како сталност процеса повећава ефективну брзину сечења ласером

Стабилан притисак и проток гаса за поуздан рад сечења

Генератори азота одржавају стабилан притисак гаса у оквиру око 2% током посла расецања ласером, чиме се елиминишу досадни флуктуације које доводе до лоших резова или неуређеног наноса шљаке. Захваљујући овако сталном притиску, радници могу да раде на максималној брзини резања без сталног мануелног подешавања. То је посебно важно за материјале као што су нерђајући челик и алуминијум, где чак и мали промени у протоку гаса могу да имају велики утицај. Говоримо о повећању ширине реза чак 15% када притисак гаса није стабилан, према недавним подацима из Извештаја о ефикасности фабрикације објављеном прошле године. Стога, одржавање прецизног контроле испоруке азота није само пожељно, већ је кључно за квалитетан рад.

Смањене прекиди повећавају укупну искоришћеност опреме

Ласерски системи који користе азот који се производи на локацији постижу 92% доступности у раду у поређењу са 76% код система заснованих на цилиндрима. Ова 16% разлика произлази из елиминације промене гасова и чекања испоруке—фактора који у супротном изазивају 6–8 дневних застоја у раду у фабрикама са великим обимом производње.

Већа квалитетна исецина минимизира радове на поправци и секундарним операцијама

Континуална чистоћа азота изнад 99,95% смањује недостатке узроковане оксидацијом за 40%, према студији трајања од 12 месеци која је обухватила 47 фабрика за обраду метала. То директно доводи до смањења радних сати за брусење и полирање за 29%—радњи које у супротном негирају очигледне добитке у брзини резања изазване нестабилним снабдевањем гасом.

Генератори азота у поређењу са традиционалним снабдевањем гасом: трошкови, поузданост и могућност проширења

Упоређивање производње азота на локацији са течним азотом и цилиндрима

Прелазак на генераторе азота значајно може да смањи трошкове за рад ласерских радњи јер више није неопходно стално куповати и чуати гас. Традиционални системи са тенковима и цилиндрима са течним азотом захтевају стално надопуњавање, што обично кошта између 1,50 и 4 долара по сваких 100 кубних стопа утрошеног гаса. Међутим, када компаније инсталирају своје системе за производњу азота на локацији, трошкови производње обично опадну испод 30 центи по 100 кубних стопа након што се почетни уговор измири, што траје између 9 и 24 месеца. Поред уштеде новца, ови системи такође елиминишу проблеме који настају када цилиндри недостају у критичним тренуцима. Многе фабрике које и даље зависе од спољашњих достављача губе око 12 до 18 сати годишње само чекајући испоруке, према индустријским извештајима. За радње које покушавају да остану конкурентне, избегавање оваквих непланираних застоја чини велику разлику у испуњењу рока и задржавању задовољних клијената.

Еколошки и оперативни предности унутрашње опреме за набавку азота

Производња азота на локацији може смањити емисију угљен-диоксида за око 30 процената, јер се елиминише потреба за транспортом гасних бочкова или организацијом испорука течног азота градом. Безбедност на раду такође се побољшава, према неколико недавних студија које показују да су предузећа имала око 65% мање несрећа повезаних са руковањем гасовима након преласка на системе генератора. Ниво чистоће остаје изнад 99,95% већину времена, што значи да се материјали мање оксидују током процеса. То је веома важно у индустрији авиона и свемирске технике, где чак и најмање нечистоће могу покварити компоненте, а исто тако значајно је и за производњу медицинских уређаја који захтевају апсолутну прецизност у изради.

Скалибилност за растуће захтеве ласерског и металног секања

Modularne jedinice za proizvodnju azota prilično dobro prate promene u proizvodnji, omogućavajući fabrikama da povećaju proizvodnju između 40 i čak 200 procenata, bez potrebe za zamenom postojeće opreme. Ovakva fleksibilnost posebno pomaže u velikim operacijama koje rade non-stop, poput radionica za obradu metala koje zahtevaju stalnu isporuku. Tradicionalni sistemi sa gasom jednostavno ne mogu da prate potrebe kada protok pređe granicu od otprilike 50 kubnih metara na sat. Polje proširiva konstrukcija znači da se ove jedinice mogu povezati sa dodatnim laserskim sekaćima po potrebi, što značajno smanjuje troškove infrastrukture u poređenju sa troškovima instaliranja ili nadogradnje rezervoara za tečni azot u kasnijoj fazi.

Dugoročni proizvodni doprinosi i trendovi prihvatanja u industriji

Održiva efikasnost tokom smena i visokoproizvodnih operacija

Радионице за ласерско сечење остају дуже продуктивне када користе генераторе азота уместо традиционалних цилиндара. Континуиран ток гаса значи да се машине не морају често заустављати, што је посебно важно за погоне који раде 24/7. Радионице које су прешле на генераторе наводе да је притисак варирао око 12% мање током радних смења, што чини велику разлику у одржавању добре квалитете реза, било да је у питању први дан или трећа ноћ. Најважније је колико времена се губи чекајући на измене гасних цилиндара. Са генераторима, нема потребе да се производња зауставља сваких неколико сати ради замене цилиндара, која обично траје између двадесет и четрдесет минута. За произвођаче који обрађују велике количине делова од нерђајућег челика и алуминијума, оваква поузданост директно се преводи у штедњу на трошковима.

Пораст употребе генератора азота у прецизној производњи

Najnoviji Izveštaj o primeni industrijskih lasera za 2024. godinu pokazuje nešto zanimljivo: upotreba generatora azota je porasla za 22% u poređenju sa prethodnom godinom u vazduhoplovnoj i medicinskoj industriji. Zašto se to dešava? Pa, u osnovi, zato što su danas delovi izrađeni laserima moraju biti izuzetno precizni. Većina proizvođača koji vode računa o preciznosti (govorimo o 94% njih) jednostavno ne prihvata ništa ispod 99,95% čistog gasa. Automobilska industrija je takođe imala stvarne pogodnosti od ovoga. Pogledajte jednog velikog dobavljača prvog nivoa koji je prešao na proizvodnju azota na licu mesta. Njihovi rezultati bili su prilično fascinantni – postigli su čak 98% ispravnih proizvoda u prvom ciklusu obrade kada su se režu delikatni delovi EV baterija. Ima smisla kad se malo razmisli o tome, zar ne?

Često postavljana pitanja

Zašto se azot koristi kod laserskog sečenja?

Azot se koristi kod laserskog sečenja kako bi se sprečila oksidacija, koja može oslabiti materijale i uticati na kvalitet završne površine. Korišćenje azota pomaže u očuvanju čvrstoće materijala i postizanju preciznijih rezova.

Koja je važnost čistoće azota kod laserskog sečenja?

Čistoća azota je važna jer utiče na preciznost i brzinu laserskog sečenja. Visoka čistoća (oko 99,9%) obezbeđuje bolju brzinu i tačnost sečenja smanjujući stvaranje mulja i rasipanje energije.

Kako visoki pritisak azota utiče na lasersko sečenje?

Azot pod visokim pritiskom (16 do 20 bara) je ključan za učinkovito uklanjanje rastopljenog materijala, osiguravajući čiste reze bez ostataka koji mogu izazvati nakupljanje toplote ili izvitoperenje.

Koje su prednosti proizvodnje azota na licu mesta?

Proizvodnja azota na licu mesta omogućava kontinuiranu isporuku, smanjuje prekide rada zbog zamene boca, smanjuje troškove i poboljšava bezbednost na radnom mestu tako što uklanja opasnosti vezane za rukovanje gasovima.