레이저 절단기의 먼지 제거 및 연기 배출 시스템

1. 레이저 커팅 연기 및 먼지 위험 및 연기 배출 메커니즘

최근 몇 년 동안 레이저 절단 산업이 빠르게 발전하고 다양한 레이저의 파워가 점점 더 커지고 있습니다.

레이저 절단 두께와 속도가 지속적으로 개선됨에 따라 단위 시간당 발생하는 연기와 먼지의 양이 증가하고 있습니다.

레이저 절단기의 원래 먼지 제거 시스템을 계속 사용하면 정상적인 먼지 제거 요구 사항을 충족 할 수 없으며 정부 및 업계의 해당 규정을 충족 할 수 없습니다.

이 백서는 제품 품질을 개선하고 고객의 요구를 충족하기 위해 다음과 같은 먼지 제거 시스템의 연구 및 최적화에 중점을 둡니다. 레이저 커팅 6kW 이상의 기계.

1.1 레이저 커팅 연기 및 먼지의 위험성

레이저 절단 중에 방출되는 연기와 먼지 금속 시트 는 크게 먼지와 에어로졸로 나눌 수 있으며, 이 중 97%는 직경이 5.7㎛ 미만으로 대부분의 연기와 먼지가 인체에 흡입될 수 있습니다.

절단 재료와 장면에 따라 다른 유해 물질도 생성될 수 있습니다.

예를 들어 시트 표면에 오일이 있으면 매우 복잡한 탄화수소 화합물 가스가 생성되고, 시트 표면에 필름이 있으면 절단 시 눈에 띄는 냄새와 함께 지질 및 올레핀 화합물이 방출됩니다.

레이저 절단 시 발생하는 연기와 먼지를 효과적으로 포집하고 처리하지 않으면 사람의 건강을 해치고 환경을 훼손할 수 있습니다.

1.2 레이저 커팅의 연기 배출 메커니즘

동안 금속 레이저 절단 시트의 경우 팬을 통한 공기 추출로 절단면 아래에 음압이 형성되어 절단 시 발생하는 연기와 먼지가 빨려 들어갑니다.

현재 업계에서는 일반적으로 다중 파티션 방식을 사용합니다. 효과적인 절단 영역을 여러 구역으로 나누고 실제 절단 위치에 따라 해당 댐퍼를 열어 더 나은 먼지 제거 효과를 얻습니다. 이는 그림 1에 나와 있습니다.

공식에 따르면 집진기에 필요한 풍량은 다음과 같습니다:

L_p=K×3600(5H²+F_x)V_x (m³/h) (1)

여기서 K는 선택 마진 계수(≥1.2), H는 실제 흡입 포트와 절단 위치 사이의 거리(미터), F_x 는 먼지 호퍼 칸막이 면적(평방미터)이고, V_x 는 절단 위치 풍속(초당 미터)입니다.

방정식 (1)에서 동일한 풍량의 집진기가 장착 된 레이저 절단기의 경우 호퍼 칸막이 면적이 작고 흡입구가 절단 거리에 가까울수록 작업 테이블 표면의 먼지 제거 풍속이 높아져 먼지 제거 효과가 더 좋다는 것을 알 수 있습니다.

다양한 실험을 통해 판금 및 절단 매개 변수에 따라 최적의 도마 표면 먼지 제거 풍속은 0.8~1.2m/s입니다. 이 경우 먼지 제거 효과가 좋으며 연기 및 먼지 포집 성공률은 95% 이상입니다. 육안이나 폐로 명백한 연기가 보이지 않습니다. 도마 표면 먼지 제거 풍속이 0.5m/s보다 낮으면 먼지 제거 효과가 떨어지고 탄소강판을 절단 할 때 명백한 연기가 발생합니다. 도마 표면 먼지 제거 풍속이 1.2m / s보다 높으면 먼지 제거 효과는 좋지만 더 많은 스파크 나 슬래그를 빨아 들여서 먼지 제거 장비또는 화재를 일으킬 수도 있습니다.

2. 먼지 제거 시스템 구조 최적화

2.1 먼지 호퍼의 칸막이 면적 줄이기

위의 공식에서 집진기의 출력을 높이지 않고 절단 위치에서 먼지 제거 풍속을 높이는 한 가지 방법은 먼지 호퍼의 칸막이 면적을 줄이는 것임이 분명합니다.

이러한 관점에서 실제 비교 테스트와 실험을 진행했습니다. 동일한 절단 범위를 가진 기계를 5칸에서 6칸으로 변경했습니다. 개선 후 단면 길이는 2.07m로 변함이 없었지만, 단면 폭은 0.85m에서 0.69m로 줄어들어 그림 2와 같이 파티션 면적이 19% 감소했습니다.

테스트 결과 풍량, 온도, 측정 위치가 동일한 조건에서 개선 전 작업대 표면의 평균 풍속은 0.63m/s였으나 개선 후 평균 풍속은 0.75m/s로 약 19%가 증가했습니다.

따라서 파티션 면적을 줄이면 풍속 V_x 풍량 L_p 는 그대로 유지됩니다.

그러나 먼지 제거 파티션을 늘리면 에어 게이트 수가 증가하여 더 많은 공기 누출이 발생하고 에어 게이트를 제어하는 데 사용되는 실린더 수가 증가하면 비용과 고장 가능성이 높아지는 등 몇 가지 단점도 있습니다.

따라서 제품의 실제 포지셔닝에 따라 선택해야 합니다.

2.2 흡입구와 절단면 사이의 거리 줄이기

위의 공식에서 집진기의 출력을 높이지 않고 절단 위치에서 먼지 제거 풍속을 높이는 두 번째 방법은 흡입구와 절단면 사이의 거리를 줄이는 것임이 분명합니다.

레이저 절단기의 경우, 에어 덕트의 높이를 높이면 에어 게이트 흡입구와 작업대 사이의 거리가 짧아집니다.

또한 먼지 제거 파티션과 먼지 제거 팬을 동일한 조건으로 비교 테스트 실험을 진행했습니다. 공기 덕트 높이를 세 번 늘렸을 때의 실제 평균 속도 테스트 데이터는 표 1에 나와 있습니다.

표에서 볼 수 있듯이 H 값이 비례적으로 감소하면 V_x 는 지속적으로 증가합니다. 하지만 레이저 커팅기의 구조적 한계로 인해 H값을 줄이는 데는 한계가 있습니다.

또한 공기 덕트 높이가 계속 높아짐에 따라 레이저로 인한 공기 덕트 손상을 방지하는 보호 체계도 고려해야 합니다. 특히 고출력 장비의 경우 에어 덕트는 절단 영역 외부에 배치해야 합니다.

표 1 - 풍속 테스트 데이터 기록

2.3 먼지 제거 시스템의 압력 손실 줄이기

무디 차트에 따르면 감쇠 계수 λ는 레이놀즈 수 Re와 비율 ε/d(여기서 ε는 공기 덕트 벽의 절대 거칠기, d는 파이프의 등가 직경)로 결정할 수 있습니다.

λ가 클수록 도중에 발생하는 압력 손실이 커집니다.

공기 덕트의 실제 공기 흐름과 결합하면 공기 덕트의 등가 직경 d가 클수록 λ가 작고 표면적 s가 작을수록(길이와 단면 둘레 c가 일정할수록) 마찰 손실이 작아진다는 것을 알 수 있습니다.

따라서 도중에 발생하는 압력 손실을 줄이려면 먼저 원형 파이프를 선호하고 그다음에 정사각형 파이프, 직사각형 파이프를 선호해야 합니다.

표 2에서 볼 수 있듯이 동일한 단면적에서 원형 파이프의 등가 직경이 가장 크고 파이프 내부 표면적이 가장 작습니다.

표 2 원형 파이프, 사각 파이프 및 직사각형 파이프의 등가 직경 및 단면 둘레.

레이저 절단기 구조의 제한으로 인해 공기 덕트 구조에 원형 파이프를 사용하기가 어렵습니다.

일반적으로 주 공기 덕트에는 정사각형 튜브와 직사각형 튜브가 사용됩니다. 예를 들어 250×150 크기의 직사각형 튜브와 200×200 크기의 정사각형 튜브가 사용됩니다.

직사각형 튜브의 등가 직경은 0.19m이고 정사각형 튜브의 등가 직경은 0.2m입니다. 테스트 결과 공기량이 5000m3/h이고 공기 덕트의 길이가 일정할 때 직사각형 튜브의 단위 압력 손실은 34.86Pa/m, 정사각형 튜브의 단위 압력 손실은 26.93Pa/m으로 23%가 감소하는 것으로 나타났습니다.

레이저 커팅기 공기 덕트 내부의 풍속 권장 범위는 15-18m/s입니다.

V=Q/S 공식에 따라 집진기의 풍량과 덕트 내부의 권장 풍속에 따라 공기 덕트 섹션 선택이 합리적인지 여부를 확인할 수 있습니다.

덕트 내부의 풍속이 너무 낮으면 덕트 내부에 연기와 먼지가 쌓일 가능성이 높고, 반대로 덕트 내부의 풍속이 너무 높으면 시스템 압력 손실이 증가하여 먼지 제거 효율이 떨어집니다.

따라서 집진기를 선택할 때는 풍량에 맞는 집진기를 선택해야 할 뿐만 아니라 레이저 절단기 먼지 제거 시스템의 압력 손실도 고려해야 합니다. 집진기의 입구 풍압은 레이저 절단기 먼지 제거 시스템의 압력 손실보다 작아서는 안 됩니다.

선택 시에는 제조업체에서 제공하는 팬의 해당 성능 곡선(그림 3 참조)을 선택해야 하며, 팬 전력만을 기준으로 일반화해서는 안 됩니다.

3. 요약

(1) 국내 레이저 절단기의 먼지 제거 시스템 업데이트 속도는 다음과 같은 개발 속도보다 훨씬 뒤떨어져 있습니다. 레이저 파워. 고출력 기계에서는 먼지 제거 문제가 노출될 수 있습니다.

(2) 레이저 절단기의 먼지 제거 효과는 호퍼 씰 및 공기 덕트의 굴곡 수와 같은 요소와도 관련이 있습니다. 따라서 동일한 구조의 먼지 제거 시스템을 사용하더라도 생산되는 제품의 먼지 제거 효과는 서로 다릅니다. 레이저 절단기 제조업체 는 크게 다를 수 있습니다.

(3) 레이저 절단으로 인해 발생하는 연기와 먼지의 양은 무시되어 온 문제일 수 있습니다. 레이저 절단으로 배출되는 연기와 먼지의 양은 금속 자체의 재료 특성뿐만 아니라 가공 중 절단 속도 및 절단 압력의 매개 변수에 따라 달라집니다. 다양한 재료에 대해 연기 및 먼지 배출을 최소화하는 절단 매개 변수를 설정하는 것도 레이저 절단기의 먼지 제거 효과를 개선하는 중요한 방법입니다.