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一口清新的空气

发布时间:2020/01/06 09:18

一口清新的空气

激光切割技术提供了新的选择

发布于:219年1月6日

发布人:江苏科茂自动化有限公司

关于:激光切割

激光

十年前,激光切割为那些投资该技术的人提供了独特的优势。在很大程度上,成功的激光切割需要气体,光学器件和耐心。

这十年给激光切割带来了许多变化,包括更高的功率水平和更快的驱动系统。激光切割变得越来越可靠和流行。有这么多使用激光技术的制造商,如今普通的车间或原始设备制造商如何利用激光切割来获得竞争优势?

利用激光技术需要仔细研究激光切割原理和技术的变化。最近的变化之一是使用压缩空气作为激光切割辅助气体。

许多制造业已经听说过气割。该工艺不是新工艺,但是用压缩空气而不是氧气或氮气切割零件的好处正在使使用该技术成为一种日益增长的趋势。

压缩空气切割如何工作

标准的辅助气体氧气和氮气在激光切割中产生两个反应。氧气产生放热反应,以类似于数控火焰切割的方式燃烧金属。另一方面,氮气切割则使用升华或熔融技术。该过程无需化学反应即可加热金属,氮气的高压将产生的熔融水坑推过切缝。

在空气切割期间,反应产生等离子体。这类似于CNC等离子切割中心使用电产生等离子的方式。激光能量被带到一个紧密的焦点位置,而压缩空气的引入在材料表面形成了一个等离子球。

与激光本身相比,等离子体更有效地传递热量。实际上,通常需要提高切割速度,以防止材料边缘过度熔化。有时,这种边缘融化会引起混乱,因为操作员可能认为切纸速度太慢而实际上却切得太慢。
激光参数
这些切割速度是基于使用压缩空气作为辅助气体以115 PSI切割碳钢的结果。

通过速度提高生产力

速度和生产率齐头并进,空气切割可实现更快的切割速度(见图1)。

考虑以5,000或6,000瓦激光功率切割11规格低碳钢的示例。如果没有压缩空气,则可能会使用氧气或氮气对这部分进行激光切割。传统方法是在喷嘴处使用约35磅/平方英寸(PSI)的氧气切割零件,并以每分钟150至190英寸(IPM)的速度移动。

结果将是精细切割,因为氧气有助于燃烧过程中的切割。但是,该过程将留下蓝色的氧化物边缘,该边缘必须除去,因为涂料不会粘附在其上。如果在喷涂之前未彻底清洁切割边缘,氧化物将脱落,并使零件容易腐蚀。在此过程中,耗氧量极小,并且不影响零件成本。

氮气是另一种选择。使用氮气,激光将以约200至220 IPM的频率切割。氮不会在切削刃上产生氧化物,并留下光彩夺目的外观,很容易粘附油漆。但是,该过程需要超过200 PSI和每小时约800立方英尺(CFH)的氮气。氮气的速度和切割质量要比氧气高。

选择为制造商带来了经济难题。付钱给员工清洁氧气切割边缘还是付更多钱使用氮气作为辅助气体是否更有意义?

另一种选择是使用压缩空气。使用压缩空气进行激光切割比使用氧气或氮气进行激光切割要快得多,约为300至320 IPM,并且成本更低,因为压缩空气比氧气或氮气便宜。此外,质量也不是问题,因为用压缩空气切割的零件具有与用氧气或氮气切割的零件几乎相同的可立即喷涂的切割边缘。产生的边缘足够干净,可以粘附粉末涂料-无需进行二次清洁操作。

切割厚料的成本

作为辅助气体,氧气和氮气的作用方向相反。材料越厚,切割它所需的氧气越少。材料越厚,需要的氮就越多。

例如,用氧气激光切割3/16英寸材料需要通过小直径(1-mm)喷嘴约10 PSI的压力。总体而言,该过程仅需要约20 CFH的氧气,而成本相对较低。

使用氮气,该过程需要通过2.3毫米喷嘴的240 PSI,总共约1,800 CFH。乘以典型的氮气成本(每立方英尺约7美分),每小时辅助气体成本将超过12美元。

共振器尺寸对气割的意义

当操作员首次在激光切割中使用压缩空气时,谐振器的尺寸是主要限制。为了避开这个障碍,一些使用过的高压空气或能力为200 PSI或更高的空气压缩机使用了压缩空气。两者都不是特别划算的,因此,氮气和氧气仍然是选择的辅助气体。

提高压缩空气切割效率的关键是使其具有与氮气或氧气一样的成本效益。通过4,000、5,000和6,000 W激光谐振器实现了这一目标。

自从4,000 W谐振器问世以来,将钢,不锈钢和铝材料切割成1/8英寸厚的标准做法一直是标准做法。具有6,000 W谐振器的激光器最多可以切割3/8英寸的材料。可以肯定的是,随着7,000 W谐振器的出现,制造商将使用压缩空气切割更厚的材料。另外,一些具有卓越光束质量的低功率谐振器能够切割厚材料并切割出高质量的边缘。

非传统零件

压缩空气切割在制造非传统零件方面具有成本效益。由于当今的激光切割机易于编程,因此商店经常将激光用于以前在其他设备上制造的工作。

在某一时刻,激光加工可能会使零件的制造成本更高,但是现在,使用压缩空气,可以在激光器上完成许多工作,从而降低了成本。

注意事项

大多数谐振器功率超过4,000 W的激光切割机都可以使用压缩空气,但并非适用于所有激光器或每种应用。激光器必须具有正确的切割数据和正确的端口,才能将空气供应到喷嘴。同样,所产生的切割边缘的颜色会引起对边缘质量的争论。

但是,压缩空气切割创造了新的选择,这是制造商可以使用的另一种工具。作为一种工具,空气切割最适合用于处理厚度小于3/8英寸且边缘将要被涂覆,在折弯机上弯曲或看不见的零件。

江苏科茂自动化有限公司 www.jskemao.cn