Maximale efficiëntie: Lucht als hulpgas bij lasersnijden

Lasersnijden is een technologie die al sinds haar ontstaan in de jaren 1960 op grote schaal wordt toegepast in verschillende industrieën. Het gebruik van lasers bij het snijden heeft een revolutie teweeggebracht in het productieproces en heeft het mogelijk gemaakt om materialen met grote precisie en efficiëntie te snijden.

Met de toenemende populariteit van lasersnijden is de prijsconcurrentie tussen ondernemingen echter heviger geworden, wat leidt tot een daling van de winstgevendheid van lasersnijapparatuur.

Om de kosten van lasersnijden apparatuur is het noodzakelijk dat bedrijven zich richten op het verbeteren van hun productieprocessen en het verhogen van de efficiëntie.

Een effectieve manier om dit te doen is door lucht te gebruiken als hulpgas in het lasersnijproces. Het gebruik van lucht als hulpgas kan de snijkosten verlagen door het verbruik van dure gassen zoals stikstof of zuurstof te verminderen.

Bovendien is lucht gemakkelijk verkrijgbaar en vereist het geen speciale opslag of behandeling, waardoor het een kosteneffectief alternatief is.

Tot slot kan het gebruik van lucht als hulpgas bij het lasersnijden bedrijven helpen om hun snijkosten te verlagen, hun efficiëntie te verbeteren en hun concurrentiepositie op de markt te versterken.

Deze strategie kan worden geïmplementeerd als onderdeel van een grotere inspanning om het productieproces om te vormen en te verbeteren, en om te focussen op activiteiten met meer toegevoegde waarde, zoals procesverbetering, efficiëntieverbetering en investeringen in O&O.

De invloed van verschillende hulpgassen op de snijkwaliteit

Laten we eerst de proces van lasersnijden:

De laser die gegenereerd wordt door de lasergenerator wordt gefocust door een lens en convergeert om een kleine, intense lichtvlek te vormen. De afstand tussen de lens en de plaat wordt zorgvuldig geregeld om de stabiliteit van de laserspot in de richting van de materiaaldikte te garanderen.

Op dit punt focust de lens het licht in een punt met een hoge vermogensdichtheid, meestal 106-109W/cm2. Het materiaal absorbeert de energie van de lichtspot, waardoor het onmiddellijk smelt. Het gesmolten materiaal wordt vervolgens verwijderd door een stroom hulpgas, waardoor het snijproces voltooid is.

Tijdens het hele snijproces dient het hulpgas twee hoofddoelen: de nodige kracht leveren om te snijden en het gesmolten materiaal van het werkstuk verwijderen.

In dit proces hebben verschillende soorten gassen verschillende effecten op materialen en secties:

(1) Zuurstof

Wanneer zuurstof als hulpgas wordt gebruikt, verwijdert het niet alleen het gesmolten metaal, maar zet het ook een oxidatiereactie in gang die het smelten van het metaal bevordert, waardoor dikkere materialen kunnen worden verwerkt. Dit verbetert de verwerkingskracht van de laser aanzienlijk.

De aanwezigheid van zuurstof leidt echter ook tot aanzienlijke oxidatie op het snijoppervlak van het materiaal. Bovendien heeft de zuurstof een dovend effect op het materiaal rondom het snijoppervlak, wat de hardheid verbetert en positieve gevolgen heeft voor de verdere verwerking.

(2) Stikstof

Als hulpgas creëert stikstof een beschermende atmosfeer rond het gesmolten metaal, waardoor oxidatie wordt voorkomen en de kwaliteit van het snijoppervlak behouden blijft. Stikstof heeft echter geen oxidatievermogen om de warmteoverdracht te verbeteren zoals zuurstof, dus het verbetert de snijcapaciteit niet.

Bovendien leidt het gebruik van stikstof als hulpgas tot een hoog verbruik, wat resulteert in hogere snijkosten in vergelijking met andere gassen.

(3) Lucht

Lucht, dat bestaat uit 78% stikstof en 21% zuurstof, kan worden gebruikt als hulpgas bij het lasersnijden. De aanwezigheid van zuurstof in de lucht leidt echter tot oxidatie in het snijgedeelte, maar de grote hoeveelheid stikstof in de lucht voorkomt overmatige oxidatie en verbetert de warmteoverdracht.

Daarom ligt het effect van snijden met lucht tussen snijden met stikstof en snijden met zuurstof in. Het voordeel van snijden met lucht zijn de lage kosten, die voornamelijk te wijten zijn aan het stroomverbruik van de luchtcompressor en de kosten van filterelementen in de luchtleiding.

Het effect van verschillende hulpgassen op de snijkosten

FIG. 1 illustreert het snijsectie-effect van 1.5mm dik 304 roestvrij staal met stikstof en lucht als hulpgas. Zoals te zien is in de afbeelding, is de doorsnede glanzend en helder wanneer stikstof wordt gebruikt als hulpgas, terwijl de doorsnede lichtgeel is wanneer lucht wordt gebruikt.

Tabel 1 toont een vergelijking van de snijkosten van lucht en stikstof als hulpgassen voor 1,5 mm dik 304 roestvast staal. De vergelijking maakt gebruik van de nieuwste generatie fiber lasersnijmachines uitgerust met zelfontwikkelde fiberlasergeneratoren.

Uit de kostenanalyse blijkt dat het gebruik van lucht als hulpgas resulteert in een daling van 23,7% van de snijkosten per uur in vergelijking met het gebruik van stikstof. Deze verlaging van de snijkosten kan een aanzienlijke impact hebben op de totale verwerkingskosten van de fabriek.

Verder wordt het stroomverbruik van de luchtcompressor als volgt geanalyseerd:

Veel bedrijven gebruiken momenteel niet-variabele schroefcompressoren. Als er een permanentmagneet frequentie schroefcompressor wordt gebruikt, kan dat alleen al voor de luchtcompressor een besparing opleveren tot 50% aan elektriciteit.

Wanneer lucht als hulpgas wordt gebruikt, zijn de snijkosten 36,2% lager dan wanneer stikstof wordt gebruikt.

Tabel 1 Vergelijking van maaikosten

Opmerking:

(1) De hierboven vermelde kostenanalyse werd berekend met de volgende veronderstellingen:

• De bewerkingsverhouding van de gereedschapsmachine werd verondersteld 70% te zijn.
• De elektrische lading werd verondersteld 1 yuan/KW te zijn.
• De kosten van stikstof werden berekend op basis van de prijs van vloeibare stikstof van 1,5 yuan/kg.

(2) Het stroomverbruik van de luchtcompressor tijdens het snijden met lucht werd berekend voor een niet-variabele schroefcompressor met een capaciteit van 17,5 kW, een druk van 1,26MPa en een debiet van 2,3m.³/min.

(3) Wanneer stikstof wordt gebruikt als hulpgas voor het snijden, moet de luchtcompressor nog steeds gas leveren aan de machine, wat elektriciteitskosten met zich meebrengt.

(a) Het snijgedeelte met stikstof als hulpgas

(b) Het snijgedeelte met lucht als hulpgas

(c) Doorsnedevergelijking van twee delen (stikstof links en lucht rechts)

Fig.1 Doorsnede-effect bij gebruik van stikstof en lucht als hulpgas

Het toepassingsgebied bij gebruik van lucht als hulpgas

(1) Koolstofstaalplaat /Q235 staalplaat

Als de plaatdikte meer dan 1,5 mm bedraagt, zal er een zekere braam ontstaan op het snijgedeelte. De bramen zijn echter niet scherp genoeg om krassen op papier te maken.

De maximale dikte die kan worden gesneden met lucht als hulpgas varieert afhankelijk van het vermogen en type laser generator.

(2) Roestvrij stalen plaat /SUS304 stalen plaat

Het snijgedeelte produceert een gele oxidelaag.

(3) Aluminium plaat /A1050 plaat & Plaat van aluminiumlegering /A5052 plaat

De snijbraam zal afnemen in vergelijking met het gebruik van stikstof als hulpgas.

Tabel 2 toont het snijbereik wanneer lucht wordt gebruikt als hulpgas voor zowel kooldioxidelasersnijmachines als lasersnijmachines. fiber lasersnijden machines.

Tabel 2 De maximale dikte van de plaat wordt gesneden wanneer lucht als hulpgas wordt gebruikt

Het effect van lucht als hulpgas op snijden

(1) Voor koolstofstaalplaat

Als er tijdens het snijden lucht wordt gebruikt als hulpgas, zullen de gesneden delen kleinere bramen produceren, maar deze bramen zijn niet scherp en kunnen aanvaardbaar zijn voor onderdelen met lage braamvereisten.

(2) Voor roestvrijstalen plaat

Wanneer tijdens het snijden lucht als hulpgas wordt gebruikt, zal het materiaal oxideren, wat leidt tot defecten zoals slak en stoma in het lasgedeelte, wat de kwaliteit van de lasnaad negatief beïnvloedt en de sterkte van de lasnaad vermindert. lasverbinding.

Daarom is het noodzakelijk om de oxidelaag van het lasgedeelte te verwijderen door polijsten om de laskwaliteit na het snijden met lucht als hulpgas.

Bovendien zal het gesneden deel een gele oxidelaag ontwikkelen, wat problematisch kan zijn voor buitenste onderdelen. Deze oxidelaag heeft ook invloed op de lasprocesen het is nodig om het te polijsten voordat er gelast kan worden.

(3) Voor aluminiumplaat en plaat van aluminiumlegeringen

Het gebruik van lucht als hulpgas kan de grootte van de snijbraam verkleinen, terwijl het gebruik van stikstof zal resulteren in grotere snijbraam.

Eisen voor luchttoevoerapparaat bij gebruik van lucht als hulpgas

Wanneer lucht als hulpgas wordt gebruikt, is een druk van 0,9MPa vereist. Om aan deze vereiste te voldoen, wordt het aanbevolen om een schroefcompressor te gebruiken met een nominale werkdruk van 1,26MPa en een debiet van 2,3m3/min.

Het is belangrijk om de kwaliteit van de perslucht te garanderen, met een droogsnelheid van 99% en een vochtgehalte van minder dan 1/100. Om dit te bereiken is het noodzakelijk om filterelementen van hoge kwaliteit te gebruiken in de persluchtleiding en deze regelmatig te vervangen. Om dit te bereiken is het noodzakelijk om filterelementen van hoge kwaliteit te gebruiken in de persluchtleiding en deze regelmatig te vervangen.

Voor het kiezen van een droger zijn er twee opties: een regeneratieve adsorptiedroger en een vriesdroger. Hoewel beide hun eigen kenmerken hebben, is het aan te raden om de regeneratieve adsorptiedroger te kiezen vanwege zijn stabiliteit, onderhoudsgemak en langdurig gebruik.

Bij het kiezen van de diameter van de persluchtleiding en de drukregelaar is het belangrijk om rekening te houden met het debiet en de drukoutput van de compressor om een stabiele druk te behouden bij het gebruik van perslucht.

Het is vermeldenswaard dat permanente magnetische frequentieregelaar schroefcompressoren op de markt, die tot 50% elektriciteit kunnen besparen in vergelijking met schroefcompressoren zonder variabele snelheid.

Conclusie

In de sterk concurrerende industriële omgeving van vandaag kunnen bedrijven een concurrentievoordeel behalen door hun productieprocessen te verbeteren, het ontwerpniveau van hun producten te verhogen en andere middelen.

Een andere effectieve manier om een concurrentievoordeel te behalen is door de verwerkingskosten binnen het bestaande proces te verlagen.

Door lucht te gebruiken als hulpgas voor snijmaterialenkunnen bedrijven hun kosten verlagen en hun winst verhogen door hun transformatie- en moderniseringsinspanningen te ondersteunen.