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激光切割機(jī)專用空壓機(jī)是一種新型的切割技術(shù),采用光束切割,這種切割出來的物品,精度更高。但是在激光切割機(jī)使用的時(shí)候,經(jīng)常要用到輔助氣體。切割物品的厚度與氣體的選擇有很大的關(guān)系。那么激光切割機(jī)用什么氣體?一般多采用空氣壓縮機(jī)壓縮的氣體,作為輔助氣體。 是目前激光切割機(jī)行業(yè)配套量較大、產(chǎn)品較成熟的生產(chǎn)激光切割機(jī)專用空壓機(jī)廠家。已經(jīng)有近萬臺(tái)的激光切割機(jī)專用永磁變頻螺桿高壓空壓機(jī)在運(yùn)行,信然工廠只從事激光切割機(jī)生產(chǎn)廠家配套,不零售和最終客戶銷售。

隨著國內(nèi)激光切割機(jī)技術(shù)的成熟,國內(nèi)加工廠開始大量購買激光切割機(jī),原來該設(shè)備的技術(shù)主要壟斷在國外企業(yè),國內(nèi)購買設(shè)備費(fèi)用昂貴,隨著國內(nèi)激光切割設(shè)備技術(shù)的成熟,價(jià)格有優(yōu)勢(shì),激光切割機(jī)主要用來切割鋼板,有的用液氮或液氧進(jìn)行切割,但是這兩樣對(duì)一般的中小企業(yè)來說成本也不少,逐漸開始用空壓機(jī)進(jìn)行切割,那么該用什么樣的空壓機(jī)呢,購買時(shí)如果有能力選用小功率空壓機(jī)

選擇空壓機(jī)大小主要看激光切割機(jī)的功率大小還有切割鋼板的厚度有關(guān),一般來說1KW的激光切割機(jī)用一臺(tái)7.5或者11KW螺桿空壓機(jī)即可,1.5KW的借光切割機(jī)用一臺(tái)11KW或15KW空壓機(jī)即可,選擇壓力一般都在13bar的空氣壓力,如需要切割更厚的鋼板,一般選擇16bar的空壓機(jī),當(dāng)然具體還需要激光切割設(shè)備提供商給出數(shù)據(jù),空壓機(jī)后處理的凈化系統(tǒng)對(duì)激光切割機(jī)也尤為重要,一旦壓縮空氣中含有大量水份和含油量,那么對(duì)激光切割機(jī)損傷還是蠻大的,特別是激光切割機(jī)的鏡片,說不定因?yàn)閴嚎s空氣中的水分和含油量導(dǎo)致經(jīng)常更換鏡片,從而影響生產(chǎn)和增加購買鏡片的成本,所以在購買空壓機(jī)的時(shí)候,買一套比較質(zhì)量好的干燥設(shè)備還有過濾器,雖然成本費(fèi)用有所增加,但是會(huì)大大減少因?yàn)閴嚎s空氣的質(zhì)量導(dǎo)致切割機(jī)鏡片的損害率。

切割精度是判斷數(shù)控激光切割機(jī)質(zhì)量好壞的第一要素。影響數(shù)控激光切割機(jī)的切割精度的四大因素:

1、激光發(fā)生器的激光凝聚的大小。聚集之后如果光斑非常小,則切割精度非常高,要是切割之后的縫隙也非常小。則說明激光切割機(jī)的精度非常之高,品質(zhì)則非常高。但激光器發(fā)出的光束為錐形,所以切出來的縫隙也是錐形。這種條件下,工件厚度越大,精度也就會(huì)越低,因此切縫越大。

2、工作臺(tái)的精度。工作臺(tái)的精度如果非常高,則讓切割的精度也隨之提高。因此工作臺(tái)的精度也是衡量激光發(fā)生器精度的一個(gè)非常重要的因素。

3、激光光束凝聚成錐形。切割時(shí),激光光束是以錐形向下的,這時(shí)如果切割的工件的厚度非常大,切割的精度就會(huì)降低,則切出來的縫隙就會(huì)非常大。

4、切割的材料不同,也會(huì)影響到激光切割機(jī)的精度。在同樣的情況下,切割不銹鋼和切割鋁其精度就會(huì)非常不同,不銹鋼的切割精度就會(huì)高一些,而且切面也會(huì)光滑一些。

早在上世紀(jì) 70 年代,激光就被首次應(yīng)用于切割加工。進(jìn)入本世紀(jì)以來,伴隨著第三代激光技術(shù)光纖激光器的興起和普及,激光切割被廣泛應(yīng)用于鈑金、塑料、玻璃、陶瓷、半導(dǎo)體等材料加工。

2010年以后,國內(nèi)激光企業(yè)大力發(fā)展大功率光纖激光切割機(jī),由于其獨(dú)特的加工優(yōu)勢(shì),加工成本大幅下降,目前特別是在鈑金加工行業(yè)中已取代傳統(tǒng)加工方式。而使用壓縮空氣作為輔助氣體因?yàn)槠涑杀咀畹?已經(jīng)被廣泛應(yīng)用在激光行業(yè)中。

發(fā)振器產(chǎn)生的激光通過透鏡后,被匯聚于一點(diǎn)形成極小的光斑,通過精確控制透鏡與板材的距離,保證激光光斑穩(wěn)定在材料厚度方向上的某一位置,此時(shí)由于透鏡的匯聚作用,光斑處聚集了功率密度非常大的激光能量,功率密度通常能達(dá)到106～109W/cm2,材料吸收光斑能量后瞬間熔化,同時(shí)借助與光束同軸的高速氣流去除熔融物質(zhì),從而實(shí)現(xiàn)割開工件,激光切割屬于熱切割方法之一。激光切割可分為激光氣化切割、激光熔化切割、激光氧助熔化切割和控制斷裂切割四種。

輔助原理

激光切割輔助氣體的作用主要:助燃及散熱、及時(shí)吹掉切割產(chǎn)生的熔漬、防止切割熔漬向上反彈進(jìn)入噴嘴、保護(hù)聚焦透鏡等。根據(jù)被切割材料的不同,結(jié)合激光切割機(jī)的功率,選擇不同的激光切割工藝,輔助氣體的選擇也不盡相同。不同種類輔助氣體的特點(diǎn)、用途和適用范圍如下:

⑴氧氣(O2)作為輔助氣體時(shí),在吹離熔化金屬液體的同時(shí),還會(huì)發(fā)生氧化反應(yīng)促進(jìn)金屬吸熱熔化,從而實(shí)現(xiàn)更厚材料的熔化,這一過程會(huì)明顯提高激光的加工能力。但同時(shí)也是由于氧氣的存在,會(huì)使材料的切斷面發(fā)生明顯氧化,而且對(duì)切斷面周圍材料產(chǎn)生淬火效應(yīng),提高了這部分材料的硬度,對(duì)后續(xù)加工造成一定影響。

⑵氮?dú)?N2)作為輔助氣體時(shí),會(huì)在熔化金屬液體周圍形成保護(hù)氛圍,防止材料被氧化,從而保證切斷面品質(zhì)。但同時(shí)由于氮?dú)鉀]有氧化能力無法增強(qiáng)熱量傳遞,就不會(huì)像氧氣那樣幫助提高切割能力。另外由于氮?dú)庾鳛檩o助氣體時(shí),氮?dú)庀牧亢艽?造成切割成本比使用其他氣體時(shí)有所升高。

⑶壓縮空氣(CompressedAir)作為輔助氣體切割時(shí),氮?dú)饧s占78%,氧氣約占21%,由于氧氣的存在使得切割斷面必然要發(fā)生氧化反應(yīng),但同時(shí)由于大量氮?dú)獾拇嬖?氧氣帶來的氧化反應(yīng)又不足以增強(qiáng)熱量傳遞,切割能力不會(huì)提高,因此可以將空氣切割效果理解為介乎于氮?dú)馇懈詈脱鯕馇懈钪g,而好處是空氣切割的成本非常低,所有成本就是空壓機(jī)為提供空氣而造成的電力消耗。

(4) 氬氣(Ar)氬氣為惰性氣體,在激光切割中能起到防止氧化和氮化的作用,在溶接中也可以使用。但是氬氣價(jià)格比氮?dú)飧?一般普通激光切割采用氬氣極不劃算。氬氣切割主要用于鈦及鈦合金等。氬氣切割的切口端面發(fā)白。

壓縮空氣激光切割機(jī)與激光氮?dú)馇懈顧C(jī)的經(jīng)濟(jì)性比較

目前市場(chǎng)上的液氮大約為1400 元/噸,激光切割用的液氮都需要采用杜瓦罐,一般是120kg 一罐,1kg 價(jià)格在3 元以上。姑且按1400元/噸計(jì)算。

120x1.4=168 元標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)氮?dú)獾谋戎貫?.25kg/m3,因此一罐杜瓦罐液氮的最大使用量約為:120/1.25=96Nm3折算成每Nm3的氮?dú)獬杀緸?168/96=1.75元/Nm3

如果采用信然激光切割機(jī)專用空壓機(jī)XR15/16型空壓機(jī)提供16bar的壓縮空氣,每分鐘可以提供1.1m3,該型號(hào)螺桿式空壓機(jī)的滿負(fù)荷輸入功率是13kW。

工業(yè)電費(fèi)按1.0元/度計(jì)算,則每m3的空氣成本為:12.6x1.0/(1.1x60)=0.191元/m3,按照每分鐘實(shí)際消耗0.5m3氣體,激光切割空壓機(jī)每天工作8小時(shí)計(jì)算,則采用空氣切割相比氮?dú)馇懈蠲刻炜梢怨?jié)省的成本為:(1.75-0.191)x8x60x0.5=374元,如激光切割機(jī)一年工作300 天,則一年可以節(jié)省的用氣成本為:374x300=112200元,由此可見采用壓縮空氣替代氮?dú)馇懈钍欠浅＝?jīng)濟(jì)實(shí)用的。

左側(cè)氮?dú)馇懈?右側(cè)壓縮空氣切割 壓縮空氣指標(biāo)

激光切割機(jī)配套空氣壓縮機(jī)能切割多厚的板材這樣的問題,主要取決于激光功率。如果激光功率足夠大,壓縮空氣壓力低一點(diǎn)也能切割;如果激光功率不夠大,壓縮空氣壓力再高也切割不了。只要激光功率足夠大,壓縮空氣壓力越高,激光切割質(zhì)量越好,切割效率越高。隨著激光切割空壓機(jī)功率從小功率向中功率再向大功率以至超大功率發(fā)展,配套激光切割機(jī)的空氣壓縮機(jī)的壓力的要求也從最開始的8bar 提高到兩年前的12.5bar,再提高到現(xiàn)在的15bar,并且還在進(jìn)一步往20-30bar發(fā)展。

流量的大小主要看噴嘴的大小。噴嘴占到用氣量的80-90%,激光切割機(jī)的噴頭有好多個(gè)規(guī)格,常見的有1.0、1.5、2.0、2.5、3.0、4.0等。流量的確定可以通過噴嘴流量計(jì)算或者直接咨詢激光切割機(jī)廠家。

壓縮空氣的品質(zhì)對(duì)激光切割質(zhì)量有非常直接的影響。壓縮空氣中含有水霧和油,如果沒有處理干凈,高壓噴射到激光切割頭的保護(hù)鏡面上,就會(huì)嚴(yán)重影響激光束的傳輸,使焦點(diǎn)分散,造成產(chǎn)品切不透,產(chǎn)生廢品。如果是超大功率激光切割機(jī),只要保護(hù)鏡面或噴嘴表面粘上一點(diǎn)點(diǎn)極細(xì)微的油膜或水霧,也有可能造成高能激光發(fā)射燒壞激光頭。

所以,配套激光切割機(jī)的壓縮空氣系統(tǒng)對(duì)油,水的含量及其敏感,要求無油無水無塵,配套激光切割機(jī)的壓縮空氣系統(tǒng)的最大難點(diǎn)在于壓縮空氣的干燥凈化裝置。

信然激光切割機(jī)XR系列螺桿機(jī)、冷干機(jī)、儲(chǔ)氣罐一體式撬裝空壓機(jī),將微油螺桿和后處理設(shè)備集成在一起,形成一個(gè)獨(dú)立的小型空壓站。利用一體式鋁制高效冷干總成高效除水和四級(jí)精密過濾器高效除塵除油。在對(duì)空氣品質(zhì)極為嚴(yán)格的激光切割行業(yè)中能夠有效穩(wěn)定生產(chǎn),讓客戶無后顧之憂。