最新一代雷射切割機專用空壓機顛覆性產品在信然誕生了

信然雷射切割機專用空壓機是一種新型的切割技術,採用光束切割,這種切割出來的物品,精度更高。但是在雷射切割機使用的時候,經常要用到輔助氣體。切割物品的厚度與氣體的選擇有很大的關係。那麼雷射切割機用什麼氣體?一般多採用空氣壓縮機壓縮的氣體,作為輔助氣體。上海信然壓縮機有限公司是目前雷射切割機行業配套量較大、產品較成熟的生產雷射切割機專用空壓機廠家。已經有近萬臺的雷射切割機專用永磁變頻螺杆高壓空壓機在運行,信然工廠只從事雷射切割機生產廠家配套,不零售和最終客戶銷售。

隨著國內雷射切割機技術的成熟,國內加工廠開始大量購買雷射切割機,原來該設備的技術主要壟斷在國外企業,國內購買設備費用昂貴,隨著國內雷射切割設備技術的成熟,價格有優勢,雷射切割機主要用來切割鋼板,有的用液氮或液氧進行切割,但是這兩樣對一般的中小企業來說成本也不少,逐漸開始用空壓機進行切割,那麼該用什麼樣的空壓機呢,購買時如果有能力選用小功率空壓機

選擇空壓機大小主要看雷射切割機的功率大小還有切割鋼板的厚度有關,一般來說1KW的雷射切割機用一臺7.5或者11KW螺杆空壓機即可,1.5KW的借光切割機用一臺11KW或15KW空壓機即可,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,當然具體還需要雷射切割設備提供商給出數據,空壓機後處理的淨化系統對雷射切割機也尤為重要,一旦壓縮空氣中含有大量水份和含油量,那麼對雷射切割機損傷還是蠻大的,特別是雷射切割機的鏡片,說不定因為壓縮空氣中的水分和含油量導致經常更換鏡片,從而影響生產和增加購買鏡片的成本,所以在購買空壓機的時候,買一套比較質量好的乾燥設備還有過濾器,雖然成本費用有所增加,但是會大大減少因為壓縮空氣的質量導致切割機鏡片的損害率。

切割精度是判斷數控雷射切割機質量好壞的第一要素。影響數控雷射切割機的切割精度的四大因素:

1、雷射發生器的雷射凝聚的大小。聚集之後如果光斑非常小,則切割精度非常高,要是切割之後的縫隙也非常小。則說明雷射切割機的精度非常之高,品質則非常高。但雷射器發出的光束為錐形,所以切出來的縫隙也是錐形。這種條件下,工件厚度越大,精度也就會越低,因此切縫越大。

2、工作檯的精度。工作檯的精度如果非常高,則讓切割的精度也隨之提高。因此工作檯的精度也是衡量雷射發生器精度的一個非常重要的因素。

3、雷射光束凝聚成錐形。切割時,雷射光束是以錐形向下的,這時如果切割的工件的厚度非常大,切割的精度就會降低,則切出來的縫隙就會非常大。

4、切割的材料不同,也會影響到雷射切割機的精度。在同樣的情況下,切割不鏽鋼和切割鋁其精度就會非常不同,不鏽鋼的切割精度就會高一些,而且切面也會光滑一些。

早在上世紀 70 年代,雷射就被首次應用於切割加工。進入本世紀以來,伴隨著第三代雷射技術光纖雷射器的興起和普及,雷射切割被廣泛應用於鈑金、塑料、玻璃、陶瓷、半導體等材料加工。

2010年以後,國內雷射企業大力發展大功率光纖雷射切割機,由於其獨特的加工優勢,加工成本大幅下降,目前特別是在鈑金加工行業中已取代傳統加工方式。而使用壓縮空氣作為輔助氣體因為其成本最低,已經被廣泛應用在雷射行業中。

發振器產生的雷射通過透鏡後,被匯聚於一點形成極小的光斑,通過精確控制透鏡與板材的距離,保證雷射光斑穩定在材料厚度方向上的某一位置,此時由於透鏡的匯聚作用,光斑處聚集了功率密度非常大的雷射能量,功率密度通常能達到106～109W/cm2,材料吸收光斑能量後瞬間熔化,同時藉助與光束同軸的高速氣流去除熔融物質,從而實現割開工件,雷射切割屬於熱切割方法之一。雷射切割可分為雷射氣化切割、雷射熔化切割、雷射氧助熔化切割和控制斷裂切割四種。

輔助原理

雷射切割輔助氣體的作用主要:助燃及散熱、及時吹掉切割產生的熔漬、防止切割熔漬向上反彈進入噴嘴、保護聚焦透鏡等。根據被切割材料的不同,結合雷射切割機的功率,選擇不同的雷射切割工藝,輔助氣體的選擇也不盡相同。不同種類輔助氣體的特點、用途和適用範圍如下:

⑴氧氣(O2)作為輔助氣體時,在吹離熔化金屬液體的同時,還會發生氧化反應促進金屬吸熱熔化,從而實現更厚材料的熔化,這一過程會明顯提高雷射的加工能力。但同時也是由於氧氣的存在,會使材料的切斷面發生明顯氧化,而且對切斷面周圍材料產生淬火效應,提高了這部分材料的硬度,對後續加工造成一定影響。

⑵氮氣(N2)作為輔助氣體時,會在熔化金屬液體周圍形成保護氛圍,防止材料被氧化,從而保證切斷面品質。但同時由於氮氣沒有氧化能力無法增強熱量傳遞,就不會像氧氣那樣幫助提高切割能力。另外由於氮氣作為輔助氣體時,氮氣消耗量很大,造成切割成本比使用其他氣體時有所升高。

⑶壓縮空氣(CompressedAir)作為輔助氣體切割時,氮氣約佔78%,氧氣約佔21%,由於氧氣的存在使得切割斷面必然要發生氧化反應,但同時由於大量氮氣的存在,氧氣帶來的氧化反應又不足以增強熱量傳遞,切割能力不會提高,因此可以將空氣切割效果理解為介乎於氮氣切割和氧氣切割之間,而好處是空氣切割的成本非常低,所有成本就是空壓機為提供空氣而造成的電力消耗。

(4) 氬氣(Ar)氬氣為惰性氣體,在雷射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。但是氬氣價格比氮氣更高,一般普通雷射切割採用氬氣極不划算。氬氣切割主要用於鈦及鈦合金等。氬氣切割的切口端面發白。

壓縮空氣雷射切割機與雷射氮氣切割機的經濟性比較

目前市場上的液氮大約為1400 元/噸,雷射切割用的液氮都需要採用杜瓦罐,一般是120kg 一罐,1kg 價格在3 元以上。姑且按1400元/噸計算。

120x1.4=168 元標準狀態氮氣的比重為1.25kg/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的氮氣成本為:168/96=1.75元/Nm3

如果採用信然雷射切割機專用空壓機XR15/16型空壓機提供16bar的壓縮空氣,每分鐘可以提供1.1m3,該型號螺杆式空壓機的滿負荷輸入功率是13kW。

工業電費按1.0元/度計算,則每m3的空氣成本為:12.6x1.0/(1.1x60)=0.191元/m3,按照每分鐘實際消耗0.5m3氣體,雷射切割空壓機每天工作8小時計算,則採用空氣切割相比氮氣切割每天可以節省的成本為:(1.75-0.191)x8x60x0.5=374元,如雷射切割機一年工作300 天,則一年可以節省的用氣成本為:374x300=112200元,由此可見採用壓縮空氣替代氮氣切割是非常經濟實用的。

左側氮氣切割,右側壓縮空氣切割 壓縮空氣指標

雷射切割機配套空氣壓縮機能切割多厚的板材這樣的問題,主要取決於雷射功率。如果雷射功率足夠大,壓縮空氣壓力低一點也能切割;如果雷射功率不夠大,壓縮空氣壓力再高也切割不了。只要雷射功率足夠大,壓縮空氣壓力越高,雷射切割質量越好,切割效率越高。隨著雷射切割空壓機功率從小功率向中功率再向大功率以至超大功率發展,配套雷射切割機的空氣壓縮機的壓力的要求也從最開始的8bar 提高到兩年前的12.5bar,再提高到現在的15bar,並且還在進一步往20-30bar發展。

流量的大小主要看噴嘴的大小。噴嘴佔到用氣量的80-90%,雷射切割機的噴頭有好多個規格,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算或者直接諮詢雷射切割機廠家。

壓縮空氣的品質對雷射切割質量有非常直接的影響。壓縮空氣中含有水霧和油,如果沒有處理乾淨,高壓噴射到雷射切割頭的保護鏡面上,就會嚴重影響雷射束的傳輸,使焦點分散,造成產品切不透,產生廢品。如果是超大功率雷射切割機,只要保護鏡面或噴嘴表面粘上一點點極細微的油膜或水霧,也有可能造成高能雷射發射燒壞雷射頭。

所以,配套雷射切割機的壓縮空氣系統對油,水的含量及其敏感,要求無油無水無塵,配套雷射切割機的壓縮空氣系統的最大難點在於壓縮空氣的乾燥淨化裝置。

信然雷射切割機XR系列螺杆機、冷幹機、儲氣罐一體式撬裝空壓機,將微油螺杆和後處理設備集成在一起,形成一個獨立的小型空壓站。利用一體式鋁製高效冷幹總成高效除水和四級精密過濾器高效除塵除油。在對空氣品質極為嚴格的雷射切割行業中能夠有效穩定生產,讓客戶無後顧之憂。

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編輯：heping

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