La découpe laser est une technologie qui a été largement adoptée dans diverses industries depuis sa création dans les années 1960. L'utilisation des lasers dans la découpe a révolutionné le processus de production et a permis de découper des matériaux avec une grande précision et efficacité. Cependant, avec la popularité croissante de la découpe laser, la concurrence des prix entre [...]
La découpe laser est une technologie qui a été largement adoptée dans diverses industries depuis sa création dans les années 1960. L'utilisation des lasers dans la découpe a révolutionné le processus de production et a permis de découper des matériaux avec une grande précision et efficacité.
Toutefois, avec la popularité croissante de la découpe laser, la concurrence sur les prix entre les entreprises s'est intensifiée, entraînant une baisse de la rentabilité des équipements de découpe laser.
Afin de réduire le coût des découpe au laser Les entreprises doivent se concentrer sur l'amélioration de leurs processus de production et sur l'accroissement de leur efficacité.
Un moyen efficace d'y parvenir est d'utiliser l'air comme gaz auxiliaire dans le processus de découpe laser. L'utilisation de l'air comme gaz auxiliaire peut réduire le coût de la découpe en réduisant la consommation de gaz coûteux tels que l'azote ou l'oxygène.
En outre, l'air est facilement disponible et ne nécessite pas de stockage ou de manipulation particulière, ce qui en fait une alternative rentable.
En conclusion, l'utilisation de l'air comme gaz auxiliaire dans la découpe laser peut aider les entreprises à réduire leurs coûts de découpe, à améliorer leur efficacité et à renforcer leur compétitivité sur le marché.
Cette stratégie peut être mise en œuvre dans le cadre d'un effort plus large visant à transformer et à améliorer le processus de production, et à se concentrer sur des activités à plus forte valeur ajoutée telles que l'amélioration des processus, l'amélioration de l'efficacité et l'investissement dans la R&D.
Examinons tout d'abord le processus de découpe au laser:
Le laser généré par le générateur laser est focalisé à travers une lentille et converge pour former un petit point lumineux intense. La distance entre la lentille et la plaque est soigneusement contrôlée pour assurer la stabilité du spot laser dans la direction de l'épaisseur du matériau.
À ce stade, la lentille concentre la lumière en un point à haute densité de puissance, atteignant généralement 106-109 W/cm2. Le matériau absorbe l'énergie du point lumineux, ce qui le fait fondre instantanément. Le matériau fondu est ensuite évacué par un flux de gaz auxiliaire, ce qui achève le processus de découpe.
Tout au long du processus de coupe, le gaz auxiliaire a deux fonctions principales : fournir la force nécessaire à la coupe et évacuer le matériau fondu de la pièce.
Dans ce processus, différents types de gaz ont des effets différents sur les matériaux et les sections :
Lorsque l'oxygène est utilisé comme gaz auxiliaire, il n'élimine pas seulement le métal en fusion, mais déclenche également une réaction d'oxydation qui renforce la fusion du métal, ce qui permet de traiter des matériaux plus épais. La puissance de traitement du laser s'en trouve considérablement améliorée.
Cependant, la présence d'oxygène entraîne également une oxydation importante sur la surface de coupe du matériau. En outre, l'oxygène a un effet de trempe sur le matériau entourant la surface de coupe, ce qui améliore sa dureté et a des répercussions positives sur le traitement ultérieur.
En tant que gaz auxiliaire, l'azote crée une atmosphère protectrice autour du métal en fusion, empêchant l'oxydation et préservant la qualité de la surface de coupe. Cependant, l'azote n'a pas la capacité d'oxydation nécessaire pour améliorer le transfert de chaleur comme l'oxygène, et il n'améliore donc pas la capacité de coupe.
En outre, l'utilisation de l'azote comme gaz auxiliaire entraîne une consommation élevée, ce qui se traduit par une augmentation des coûts de coupe par rapport à d'autres gaz.
L'air, composé de 78% d'azote et de 21% d'oxygène, peut être utilisé comme gaz auxiliaire dans la découpe laser. Cependant, la présence d'oxygène dans l'air entraînera une oxydation au niveau de la section de découpe, mais la grande quantité d'azote dans l'air empêchera une oxydation excessive et améliorera le transfert de chaleur.
Par conséquent, l'effet de la découpe à l'air est intermédiaire entre la découpe à l'azote et la découpe à l'oxygène. L'avantage de la découpe à l'air est son faible coût, qui est principalement dû à la consommation d'énergie du compresseur d'air et au coût des éléments filtrants dans la canalisation d'air.
La FIG. 1 illustre l'effet de la section de coupe de 1.5mm d'épaisseur Acier inoxydable 304 utilisant de l'azote et de l'air comme gaz auxiliaire. Comme le montre la figure, lorsque l'azote est utilisé comme gaz auxiliaire, la section est brillante et lumineuse, tandis que lorsque l'air est utilisé, la section est jaune pâle.
Le tableau 1 présente une comparaison des coûts de découpe de l'air et de l'azote comme gaz auxiliaires pour l'acier inoxydable 304 de 1,5 mm d'épaisseur. La comparaison utilise la dernière génération de machines de découpe laser à fibre équipées de générateurs laser à fibre auto-développés.
L'analyse des coûts révèle que l'utilisation de l'air comme gaz auxiliaire entraîne une diminution de 23,7% des coûts de coupe par heure par rapport à l'utilisation de l'azote. Cette réduction des coûts de coupe peut avoir un impact significatif sur la réduction des coûts de traitement globaux de l'usine.
En outre, la consommation d'énergie du compresseur d'air est analysée comme suit :
De nombreuses entreprises utilisent actuellement des compresseurs d'air à vis non variables. L'utilisation d'un compresseur d'air à vis à fréquence à aimant permanent peut permettre d'économiser jusqu'à 50% d'électricité pour le seul compresseur d'air.
Lorsque l'air est utilisé comme gaz auxiliaire, le coût de la coupe est inférieur de 36,21 TTP3T à celui de l'azote.
Tableau 1 Comparaison des coûts de coupe
| Objet | SUS304-1.5 | SUS304-1.5 |
|---|---|---|
| Vitesse de traitement (mm/min) | 35000 | 35000 |
| Gaz auxiliaire | Air | Azote |
| Pression de l'air (Mpa) | 0.8 | 0.8 |
| Débit de gaz auxiliaire (NL/min) | 296.7 | 296.7 |
| Temps de traitement par mètre (sec) | 1.7 | 1.7 |
| Coût de l'électricité (Yuan/Hr) | 14.675 | 14.675 |
| Coût de l'électricité du compresseur d'air (Yuan/Hr) | 12.25 | 5.25 |
| Coût du gaz auxiliaire (Yuan/Hr) | 0 | 15.347 |
| Sous-total (Yuan/Hr) | 26.925 | 35.272 |
| Coût de l'électricité (Yuan/m) | 0.012 | 0.012 |
| Coût de l'électricité du compresseur d'air (Yuan/m) | 0.006 | 0.002 |
| Coût du gaz auxiliaire (Yuan/m) | 0 | 0.015 |
| Total (Yuan/m) | 0.018 | 0.029 |
Remarque :
(1) L'analyse des coûts mentionnée ci-dessus a été calculée sur la base des hypothèses suivantes :
(2) La consommation d'énergie du compresseur d'air lors de la découpe à l'air a été calculée pour un compresseur d'air à vis non variable d'une capacité de 17,5 kW, d'une pression de 1,26 MPa et d'un débit de 2,3 mètres.3/min.
(3) Lorsque l'azote est utilisé comme gaz auxiliaire pour la découpe, le compresseur d'air doit encore fournir du gaz à la machine, ce qui entraîne des coûts d'électricité.
(a) La section de coupe lorsque l'azote est utilisé comme gaz auxiliaire
(b) La section de coupe lorsque l'air est utilisé comme gaz auxiliaire
(c) Comparaison de la section de deux parties (azote à gauche et air à droite)
Fig.1 Effet de la section de coupe lors de l'utilisation de l'azote et de l'air comme gaz auxiliaire
Lorsque l'épaisseur de la plaque dépasse 1,5 mm, une certaine quantité de bavures est générée sur la section de coupe. Toutefois, les bavures ne sont pas assez tranchantes pour rayer le papier.
L'épaisseur maximale pouvant être coupée avec de l'air comme gaz auxiliaire varie en fonction de la puissance et de l'intensité du gaz auxiliaire. type de laser générateur.
La section de coupe produit une couche d'oxyde jaune.
Les bavure de coupe sera réduite par rapport à l'utilisation de l'azote comme gaz auxiliaire.
Le tableau 2 indique la plage de découpe lorsque l'air est utilisé comme gaz auxiliaire pour les machines de découpe laser au dioxyde de carbone et pour les machines de découpe laser à l'huile. découpe au laser à fibre des machines.
Tableau 2 L'épaisseur maximale de la plaque est coupée lorsque l'air est utilisé comme gaz auxiliaire.
| Matériaux | Gaz | 4KW CO2 Découpeur laser | 4KW Laser à fibre Cutter |
|---|---|---|---|
| Plaque d'acier Q235 | Air | 3mm | 3mm |
| Oxygène | 20 mm | 22 mm | |
| Plaque d'acier SUS304 | Air | 3mm | 3mm |
| Azote | 12 mm | 18mm | |
| Plaque d'aluminium A1050 | Air | 6 mm | 2mm |
| Azote | 6 mm | 8 mm | |
| Plaque d'alliage d'aluminium A5052 | Air | 6 mm | 2mm |
| Azote | 10 mm | 16 mm |
Lorsque l'air est utilisé comme gaz auxiliaire pendant le découpage, les sections découpées produisent des bavures plus petites, mais ces bavures ne sont pas tranchantes et peuvent être acceptables pour les pièces dont les exigences en matière de bavures sont faibles.
Lorsque l'air est utilisé comme gaz auxiliaire pendant le découpage, le matériau subit une oxydation, ce qui entraîne des défauts tels que le laitier et le stoma dans la section de soudage, ce qui a un impact négatif sur la qualité du cordon de soudure et diminue la résistance de l'assemblage. joint de soudure.
Il est donc nécessaire d'éliminer la couche d'oxyde de la section de soudage par polissage afin d'améliorer la qualité de la soudure. qualité du soudage après la coupe avec de l'air comme gaz auxiliaire.
En outre, la section coupée développera une couche d'oxyde jaune, qui peut être problématique pour les parties extérieures. Cette couche d'oxyde affecte également la processus de soudageIl est donc nécessaire de le polir avant de pouvoir le souder.
L'utilisation de l'air comme gaz auxiliaire peut réduire la taille de la bavure de coupe, tandis que l'utilisation de l'azote entraînera des bavures de coupe plus importantes.
Lorsque l'air est utilisé comme gaz auxiliaire, une pression de 0,9 MPa est requise. Pour répondre à cette exigence, il est recommandé d'utiliser un compresseur d'air à vis ayant une pression de service nominale de 1,26 MPa et un débit de 2,3 m3/min.
Il est important de garantir la qualité de l'air comprimé, avec un taux de séchage de 99% et un taux d'humidité inférieur à 1/100. Pour ce faire, il est nécessaire d'utiliser des éléments filtrants de haute qualité dans la canalisation d'air comprimé et de les remplacer régulièrement.
Pour choisir un sécheur, deux options sont disponibles : le sécheur par adsorption régénérative et le sécheur par congélation. Bien que les deux aient leurs propres caractéristiques, il est recommandé de choisir le sécheur par adsorption régénérative pour sa stabilité, sa facilité d'entretien et son utilisation à long terme.
Lors du choix du diamètre de la canalisation d'air comprimé et du détendeur, il est important de tenir compte du débit et de la pression de sortie du compresseur afin de maintenir une pression stable lors de l'utilisation de l'air comprimé.
Il est intéressant de noter que les systèmes magnétiques permanents convertisseur de fréquence sont disponibles sur le marché et permettent d'économiser jusqu'à 50% d'électricité par rapport aux compresseurs d'air à vis à vitesse non variable.
Dans l'environnement industriel hautement compétitif d'aujourd'hui, les entreprises peuvent acquérir un avantage concurrentiel en améliorant leurs processus de production, en rehaussant le niveau de conception de leurs produits et en recourant à d'autres moyens.
Un autre moyen efficace d'obtenir un avantage concurrentiel consiste à réduire les coûts de traitement dans le cadre du processus existant.
En utilisant l'air comme gaz auxiliaire pour matériaux de coupeLes entreprises peuvent ainsi réduire leurs coûts de production et augmenter leurs bénéfices, en soutenant leurs efforts de transformation et de modernisation.
En tant que fondateur de MachineMFG, j'ai consacré plus d'une décennie de ma carrière à l'industrie métallurgique. Ma vaste expérience m'a permis de devenir un expert dans les domaines de la fabrication de tôles, de l'usinage, de l'ingénierie mécanique et des machines-outils pour les métaux. Je suis constamment en train de réfléchir, de lire et d'écrire sur ces sujets, m'efforçant constamment de rester à la pointe de mon domaine. Laissez mes connaissances et mon expertise être un atout pour votre entreprise.
FR 
EN 
ES 
RU 
DE 