Vergelijking van lasersnijrendement: Lucht vs Zuurstof vs Stikstof

Lucht, het vitale "levensgas" dat we dagelijks inademen, bestaat uit 78% stikstof, 21% zuurstof, 0,94% zeldzame gassen (zoals helium, neon, argon, krypton en xenon), 0,03% koolstofdioxide en 0,03% andere stoffen (zoals waterdamp en onzuiverheden).

Laten we nu eens kijken naar de voordelen van luchtsnijden in het lasersnijproces.

Principe van luchtsnijden

Het snijprincipe van lucht is eigenlijk vergelijkbaar met dat van stikstof. Het gebruikt laserenergie om het metaal te smelten en hoge druk om het gesmolten materiaal weg te blazen. Tijdens het proces kunnen sommige metaalsubstanties oxideren of verbranden, waardoor metaaloxiden achterblijven op het snijoppervlak, zoals grijs vast aluminiumoxide (Al₂O₃), zwart vast ijzeroxide (Fe₃O₄) en koperoxide (CuO).

Lucht, die van nature aanwezig is in de atmosfeer, kan worden samengeperst in een luchtopslagtank, gefilterd, gekoeld en gedroogd om water en olie te verwijderen, waardoor het bruikbaar wordt voor snijden. Het 21% zuurstofgehalte in lucht kan het gebrek aan zuurstof en stikstof gedeeltelijk compenseren.

In theorie kan lucht elk metalen materiaal snijden dat door laserenergie kan worden gesmolten.

Luchtsnijden experiment efficiëntie en effect

Evaluatie van snijprestaties op platen van roestvrij staal, koolstofstaal en aluminiumlegeringen met een 6kW lasersnijden machine met lucht en stikstof/zuurstof als snijgassen.

Experiment 1: vergelijking van stikstof en lucht snijden van roestvrij staal

⊙ Vergelijking van het snijsectie-effect van stikstof en lucht

⊙ Vergelijking van de snijsnelheid met stikstof en lucht

Effectanalyse:

De bovenstaande afbeelding toont de snijresultaten van 10 mm tot 4 mm roestvast staal, in die volgorde.

Vergeleken met het snijden met stikstof ziet het snijgedeelte met lucht er donkerder uit, maar er is geen slak aanwezig. Na het polijsten kan het snijgedeelte er ook helderder uitzien.

Qua snelheid is het snijden van roestvast staal met lucht iets sneller dan met stikstof, maar het verschil is niet significant.

Experiment 2: vergelijking van zuurstof en lucht bij het snijden van koolstofstaal

⊙ Vergelijking van snijsectie-effecten met zuurstof en lucht

⊙ Vergelijking van de snijsnelheid met lucht en zuurstof

Effectanalyse:

De bovenstaande afbeelding toont de snijresultaten van 10 mm tot 3 mm koolstofstaal, in die volgorde.

Vergeleken met zuurstof snijden heeft 8 mm koolstofstaal lichte slakresten en heeft 10 mm koolstofstaal ernstigere slakresten.

Daarom wordt luchtsnijden niet aanbevolen voor het snijden van koolstofstalen platen dikker dan 10 mm.

Experiment 3: vergelijking van stikstof en lucht aluminium snijden legering

⊙ Vergelijking van het snijsectie-effect van stikstof en lucht

⊙ Vergelijking van de snijsnelheid met stikstof en lucht

Effectanalyse:

De bovenstaande afbeelding toont de snijresultaten van 10 mm naar 3 mm aluminiumplatenin die volgorde.

Vergeleken met stikstofsnijden resulteert luchtsnijden in een fijnere doorsnede en minder slakresten.

Qua snelheid is het snijden van aluminium platen met lucht iets sneller dan met stikstof, maar het verschil is niet significant.

Samenvatting

Er werden experimenten uitgevoerd om de prestaties en efficiëntie van het snijden met lucht en stikstof/zuurstof op platen van verschillende materialen en diktes te vergelijken.

Op basis van een uitgebreide evaluatie is luchtsnijden een kosteneffectieve optie voor relatief eenvoudige vereisten. Het gebruik van lucht als snijhulpgas kan ook de productiekosten aanzienlijk verlagen.

Maar er moet worden opgemerkt dat:

Wanneer perslucht wordt gebruikt voor het snijden, is het van cruciaal belang dat de lucht wordt behandeld door een koude droger om een drukdauwpunt van 3-8°C te bereiken en in meerdere fasen wordt ontvet. De lucht moet een vloeibaar oliegehalte hebben van 0,003 ppm en een dampvormig oliegehalte van 0,003 ppm, waardoor het gebruik van een filter vereist is die speciaal ontworpen is om gasvormige olie te verwijderen.

Regelmatig onderhoud van de luchtcompressor, koeldroger en filter is nodig om de perslucht met een laag oliegehalte droog te houden. Verontreinigingen zoals water en olie in de lucht kunnen de gasleiding snel vervuilen en mist op de beschermende lens veroorzaken, wat de snijkwaliteit beïnvloedt. Het niet tijdig vervangen van de beschermende spiegel kan ook leiden tot schade aan de interne spiegelgroep, omdat de krachtige straal de interne temperatuur van de snijkop kan doen stijgen.

Om de meest kosteneffectieve snijoplossing te vinden die het beste voldoet aan de huidige snijbehoeften, moet er in het productieproces rekening worden gehouden met de snijefficiëntie, de kosten en het effect, wat leidt tot een productieresultaat van hogere kwaliteit.