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完善光纤激光切割边缘 并抵消,降低更高的氮气成本
来源:天津乐发vll有限公司 | 作者:思秋金属制品 | 发布时间: 2011-02-09 | 2011 次浏览 | 分享到:
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使用光纤激光器进行消隐的好处之一是使用氮气辅助气体可以获得干净、无氧化物的边缘。由于可以实现更好的附着力和可焊性,没有氧化改善了下游工艺,例如粉末涂层和焊接。您可以通过优化辅助气体和喷嘴技术来改善光纤激光下料的切割边缘。

光纤激光器曾经是钣金制造行业中一种陌生的新技术,现在被认为是一种经过验证且可靠的下料操作方法。

使用光纤激光器进行消隐的好处之一是使用氮气辅助气体可以获得干净、无氧化物的边缘。由于可以实现更好的附着力和可焊性,没有氧化改善了下游工艺,例如粉末涂层和焊接。

您可以通过优化辅助气体和喷嘴技术来改善光纤激光下料的切割边缘。

一,激光切割加工的氮纯度

氮纯度水平对边缘和零件质量起着重要作用。了解纯度水平的预期可以帮助您实现所需的零件质量和其他最终目标,例如粉末涂层附着力或可焊性。如果医疗和食品级设备等行业需要亮银色饰面,则纯度等级需要为 99.9%

氮气纯度越高,光洁度越高

如果您供应的市场是农具,粉末涂层附着力和每天的零件是您的主要关注领域,则较低的氮纯度水平(例如 98% 或 99%)可以达到所需的结果。了解需要哪个级别对于预先确定氮气发生器的尺寸很重要,以避免事后边缘质量或机器性能令人失望。

二,更高的氮消耗,成本计算

无论是光纤激光器是您的第一台激光下料机,还是从 CO2 激光机过渡而来的,您的辅助气体消耗量,尤其是氮气消耗量都会更高。氮消耗的增加是由几个因素造成的。

由于光纤技术具有比 CO2 激光切割机高得多的额定功率,您现在可以加工以前必须用氧气切割的材料。您的 CO2 激光器可能仅限于使用氮气辅助气体切割 3/16 英寸厚的低碳钢或 7 号材料。凭借光纤激光器的更高功率容量,低碳钢氮化处理范围可以扩展到 3/8 英寸甚至 1/2 英寸厚。

由于光纤激光器的加工范围更广,因此氮气消耗量也会更大。使用氮气切割较厚材料的能力显然会增加您的氮气消耗量,因为需要更高的流速。

例如,一台 4 千瓦的 CO2 激光器可能使用 1,700 标准立方英尺每小时 (SCFH) 来切割 3/16 英寸厚或 7 ga。软钢。切割 3/8 英寸厚的材料将使气体消耗翻倍,达到 3,400 SCFH。

三,减少氮消耗,提高切割边缘

有几种方法可以应对这种增加的氮气需求:气体混合、喷嘴技术和氮气生成系统。所有这些都有助于提高边缘质量。

气体混合。混合系统允许您将规定数量的氧气带入切割过程,从而减少消耗的氮气量。这实际上也导致了更好的边缘质量和提高了许多材料的进给率。

一旦确定了您的氮气输送系统,可以考虑增加一个气体混合器来提高边缘质量。额外的设备价格低廉,占地面积小,几乎可以添加到任何光纤激光器中。

如果您曾经不得不用氮气辅助气体激光切割铝,您就会目睹经常产生的毛刺和熔渣。通过在您的设置中添加气体混合器,您可以将少量氧气带入您的切割过程,以减少或消除这些毛刺。气体混合器连接到氮气和氧气供应管线,并且可以根据应用选择不同的纯度级别。

切割低碳钢时混合气体也有好处。这是通过在切割中添加少量氧气以相同的方式完成的。这将导致更好的边缘质量、更高的进料速度和更低的氮消耗。

气体混合应用通常与一些最新的喷嘴技术相结合,使您能够以低得多的气体压力和流速进行切割。降低压力还可以降低您的单件成本。

激光和切割头技术。不同的喷嘴技术已经进步,以减少氮消耗,甚至提高边缘质量。某些光纤激光机允许您应用光束模式更改和自动准直功能。光纤激光器的光束模式具有非常高的功率点密度。这被称为 Tem00 模式,非常适合高速切割规格材料。

对材料使用最佳光束模式可提高切割质量

切割厚板需要更大的切口以去除更多材料。此应用程序的最佳模式是 Tem01。选择可以自动进行这些模式更改的激光器将帮助您在您切割的整个材料范围内提高边缘质量。通过使用自动准直功能更改景深和光束直径,您可以进一步提高切割边缘质量。

制氮系统。这些系统降低了氮气的成本并消除了气体供应合同。通过购买自己的制氮系统,您可以利用资本设备折旧,加速您的投资回报。

那么氮是如何产生的呢?它是通过将空气分离成氮气、氧气、氩气和其他气体来完成的。我们呼吸的空气中含有 78% 的氮气、21% 的氧气、0.9% 的氩气以及微量的二氧化碳和其他气体,这可能会让您感到惊讶。

什么时候应该考虑生成的氮?这始终是一个不错的选择,尤其是当您运行多个班次或多个激光器时,或者您的产品材料组合需要氮气切割条件时。

通常使用三种类型的分离系统:膜、变压吸附和液态空气的低温分馏(散装氮气系统)。

1. 膜系统包括中空纤维膜,用于创建机械过程以分离空气。这是由于氮和氧分子的分子大小变化而实现的。膜聚合物被设计成允许快速移动的水蒸气和氧分子通过膜扩散并捕获作为产物气体的氮气(参见下图 )。这些系统设计用于 205 磅每平方英寸 (PSI) 的交付,建议用于规格材料。它们安装简单,占地面积小。这些系统通常与核心激光机一对一地使用。

膜聚合物允许快速移动的水蒸气和氧分子通过膜扩散并捕获作为产物气体的氮气。

2. 当需要比膜系统所能产生的更高的输送压力和流速时,建议使用变压吸附系统。这种类型的系统也推荐用于多台机器或如果需要未来扩展。变压吸附系统使用碳分子筛作为其吸附氧分子和输送所需氮气辅助气体的方法。该系统可以提供更高的气压以及更高的 SCFH 流速。它还可以产生更高的氮气纯度水平。

3. 液态空气的低温分馏是通过冷却空气直至其液化而将气体与空气分离的过程。这些是通常用于为激光器提供辅助气体的散装罐系统。它们可以提供高纯度水平但能源密集型。

在内部生成自己的氮气可能会加速您的投资回报。大多数情况下,可以在不到两年的时间内达到投资回报率。在多班次或使用多台机器的商店中,回报甚至更快。达到投资回报率后,长期节省将累积,这归因于消除了每月的散装气体输送费、设备租赁费和蒸发损失。

四,激光切割加工的成本抵消

评估新的大型资本投资(如光纤激光器)可能是一项漫长而艰巨的经历。通常只检查进给率或额定功率,但在考虑其他方面时,最能看出真正的成本主张。

如果您已经从 CO2 激光技术过渡到光纤激光技术,您可能已经体验到了好处。最引人注目的可能之一是缺少光学元件,这意味着清洁、校准和更换光学元件已成为过去。

此外,固态光束产生的电力消耗节省降低了您的每小时运营成本。

由于材料加工范围扩大到包括铜、黄铜、钛、较厚的铝和不锈钢,您可以扩大您的客户群或消除以前对这些材料进行下料所需的替代切割和下料设备。

所有这些成本优势都可以抵消更大的氮气消耗所带来的更高成本。


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