Выбор кислородного компрессора для лазерной резки волоконным лазером: руководство по давлению, расходу и размерам.

Почему использование вспомогательного газа (кислорода) важно при лазерной резке волоконным лазером?

При лазерной резке углеродистой стали с помощью волоконного лазера кислород — это не просто поток газа, выдувающий расплавленный металл из пропила. Он непосредственно участвует в процессе резки: кислород экзотермически реагирует с железом в стали, выделяя дополнительное тепло, которое дополняет энергию лазера и значительно увеличивает скорость резки и возможности обработки толстых листов. Без этого экзотермического вклада резка толстой углеродистой стали волоконным лазером становится значительно медленнее и энергозатратнее.

Качество и стабильность этой экзотермической реакции напрямую зависят от двух факторов: чистоты вспомогательного кислорода и стабильности давления подачи на режущую головку. Именно поэтому выбор компрессора для установки лазерной резки — это не просто выбор станка, который «производит кислород под нужным давлением», а необходимость понимания того, как поведение давления подачи и чистота газа влияют на качество резки на уровне станка.

Требования к давлению вспомогательного кислородного газа для волоконных лазеров

Давление вспомогательного кислорода в режущей головке варьируется в зависимости от области применения и толщины материала. В качестве общего ориентира:

Давление на выходе компрессора должно превышать давление нагнетания достаточно сильно, чтобы компенсировать потери в трубопроводе между компрессором и машиной, а также обеспечить запас давления в регуляторе давления на машине. На практике в большинстве установок лазерной резки указывается компрессор при давлении на выходе. 1,5 МПа (15 бар) Для охвата всех диапазонов толщины и обеспечения достаточного запаса по высоте регулятора. Это стандартная спецификация для машин серии ZW, которые мы поставляем для данного применения.

⚠️ Всегда уточняйте рекомендуемое давление вспомогательного газа у производителя вашего лазерного станка. Разные марки станков и конструкции режущих головок предъявляют разные требования. Технические характеристики, указанные в руководстве по эксплуатации станка, являются авторитетным источником информации, а не общие диапазоны, указанные выше.

Чистота газа: что требуется для лазерной резки волоконным лазером.

Экзотермическая реакция расщепления кислорода чувствительна к чистоте газа. Более низкая чистота кислорода означает более слабый и менее постоянный экзотермический вклад, который проявляется следующим образом:

• Увеличение количества шлака на срезе, особенно на нижней поверхности.
• Более низкая скорость резки при работе с толстыми листами.
• Нестабильное качество резки из-за колебаний чистоты (например, во время циклов регенерации PSA).
• Окисленное обесцвечивание распространяется дальше от края среза.

Для промышленной лазерной резки обычно требуется чистота кислорода. 99,5% или лучшеСтандартный уровень кислорода в крови, определяемый методом ПСА (психостатический уровень кислорода в плазме), составляет 93 ± 3%, что обычно соответствует... нет Кислород PSA подходит для высококачественной лазерной резки волоконным лазером, а также для сжигания в стекловаренных печах или обработки воды, где допустимые отклонения по чистоте шире.

Источники кислорода с удельной теплоемкостью 99,51 ТТ3 для установок лазерной резки:

• Испаритель жидкого кислорода: Наиболее распространен в крупных предприятиях. Чистота жидкого кислорода обычно составляет 99,5–99,91 TP3T. Испаритель производит газ под давлением приблизительно 0,1–0,4 МПа, который бустер сжимает до 1,5 МПа.
• Высокочистый ПСА или ВПСА: Специализированные конструкции PSA с дополнительными этапами очистки позволяют получать кислород с чистотой 99,51 TP3T, но при этом стоимость за Нм³ выше, чем у стандартных PSA, и расход на единицу размера установки. Уточните требования к чистоте у производителя PSA.
• Подача баллонов: Подходит для небольших установок с малым количеством машинных агрегатов. По мере увеличения мощности, выработка электроэнергии на месте с помощью бустера становится более экономичной.

Расчет расхода воздуха для установки лазерной резки

Потребление кислорода одной лазерной головкой зависит от конструкции режущей головки, диаметра сопла и рабочего давления. Типичная волоконно-лазерная режущая головка при давлении 1,0 МПа потребляет примерно от 0,3 до 0,8 м³/мин кислорода на входе, в зависимости от размера сопла и режима резки.

Для многоблочной установки требуемый расход компрессора составляет:

Общий поток = (поток на одну головку × количество головок) + резерв 20%

Пример: 8 режущих головок, каждая потребляет 0,5 м³/мин.

• Суммарная пиковая потребность: 8 × 0,5 = 4,0 м³/мин
• При наличии резерва 20%: 4,8 м³/мин
• Требуемый компрессор: ZW-5/15 (5,0 м³/мин, 1,5 МПа) или LW-6/15 (6,0 м³/мин, 1,5 МПа)

На практике не все головки будут работать одновременно на полную мощность. Если ваш производственный график предполагает максимальную одновременную потребность в 601 тонне 3 тонны общего количества головок, вы можете выбрать более консервативный вариант — но мы рекомендуем обсудить с нами ваш рабочий цикл, прежде чем снижать мощность, исходя из расчета пиковой нагрузки.

Почему контроль влажности имеет решающее значение для подачи газа при лазерной резке

Влага в потоке вспомогательного кислорода вызывает две проблемы при лазерной резке:

• Брызги на срезе: Пары воды в газовом потоке образуют брызги на кромке реза, особенно когда лазерная головка находится близко к поверхности заготовки. Это требует последующей очистки после резки и увеличивает время цикла.
• Загрязнение оптики режущей головки: Конденсация водяного пара на режущей линзе или защитном окне или вблизи них способствует загрязнению линзы и сокращает срок ее службы, увеличивая затраты на замену линз и время простоя.

Решение заключается в использовании адсорбционного осушителя между источником кислорода и входом в компрессор-усилитель, который снижает точку росы до −40 °C или ниже до того, как газ попадет в компрессорную установку. Наши компрессоры-усилители оснащены промежуточными охладителями с влагоотделителями, которые удаляют конденсированную воду на каждой ступени, но они не снижают содержание пара ниже точки росы при температуре между ступенями. Для достижения низких точек росы, необходимых для лазерной резки, требуется адсорбционный осушитель, расположенный перед источником кислорода.

При выборе адсорбционного осушителя следует ориентироваться на максимально ожидаемый расход при максимально ожидаемой температуре на входе — осушитель, недостаточный для летних температур окружающей среды, не обеспечит требуемую точку росы в жаркую погоду.

Аргументы в пользу компрессорного оборудования на месте эксплуатации по сравнению с поставкой баллонов.

Точка экономической безубыточности между поставкой баллонов и поставкой жидкого кислорода на месте с использованием бустера зависит от нескольких переменных: ежемесячного потребления кислорода, стоимости аренды баллонов, частоты поставок и первоначальных капитальных затрат на систему бустера.

В качестве приблизительного ориентира, установки, потребляющие более 500–800 Нм³/месяц 99,51-ТТ3-терминированного кислорода, обычно обнаруживают, что использование жидкого кислорода на месте с помощью бустерного компрессора экономичнее, чем доставка в баллонах, в течение 3–5 лет. Конкретный расчет зависит от местных цен на жидкий кислород и стоимости его доставки.

Мы не поставляем жидкий кислород или генераторы PSA, но поставляем бустерные компрессоры и можем проконсультировать по техническим характеристикам сопряжения любой системы подачи газа с нашими компрессорами. Для раскройного центра, рассматривающего переход от подачи газа из баллонов к генерации газа на месте, связаться с нами Учитывая ваше текущее потребление, мы можем предоставить технические характеристики компрессора и ориентировочную стоимость капитальных вложений для сравнения.

Полные технические характеристики лазерных станков серии ZW для лазерной резки вы найдете на нашем сайте. страница компрессора-усилителя кислорода среднего давления.