空压机应用:激光切割机用空压机,全面解析!

2020-11-04 15:00:11 0


空压机的用途虽然非常广泛,但架不住门槛不高,生产空压机的企业每年都还在增加,这直接导致空压机市场的竞争越来越激烈。

每一家空压机企业都在绞尽脑汁的发掘新的行业应用。这两年,比较典型火爆的细分市场,就是激光切割领域。



激光切割机的基本情况



先讲讲激光切割机的一些基本情况

激光切割应该是被大家最为熟知的一种激光技术,已经有三四十年的应用历史。

在我国,尤其是在2010年以后,国内激光切割机企业,从几十家达到了4、500家。越来越多的钣金加工企业、厨卫制造企业、汽车部件加工企业都越来越多的在使用激光切割机尤其是钣金加工行业,基本已经取代了传统的加工方式。

激光切割机目前主要有:

光纤激光、二氧化碳激光、YAG固体激光、碟片激光这四种类型的切割机。

激光切割机工作的基本原理:

利用聚焦的高功率高密度的激光束照射工件,被照射出的材料迅速熔化、气化、烧蚀或达到燃点,同时借助与光束同轴的高速气流去除熔化的物质,从而实现割开工件。激光切割属于典型的热切割方法。

其实简单理解,就和传统的,人工用割锯,就是一瓶乙炔,一瓶氧气那种切割方式差不太多。只是激光切割可以达到更高的温度,更高的精度,更高的效率。

激光切割几种不同的切割方式:

气化切割、熔化切割、氧助熔化切割等。

气化切割顾名思义就是温度极高,将材料直接汽化形成割缝。

熔化和氧助熔化切割,实际上都是将材料熔化再吹走形成割缝,区别只是氧助熔化切割用了氧气助燃,这和传统的手拿割锯切割一样。

不同的材料适用用不同的切割方式:

比如气化切割,材料要能够被气化,激光切割机的功率和功率密度一定要大,而且材料一定是比较薄以及导热性不强的非金属材料(比如薄金属板、玻璃、陶瓷材料、木材、纸板等等)。

一些不易氧化的材料、活性金属材料(如不锈钢、铝材、镀锌板、钛合金等等)。用激光熔化切割方式比较多,这种切割方式,最直观的体现就是割缝比较干净,不发黑。

而一些我们常见的碳钢材,钢板这些材料,多用氧助熔化切割方式,切割速度比较快。

总结一下

激光切割的优势:
切割速度和切割质量的综合表现比较不错,再加上近年来,随着国内企业部分掌握了核心技术,价格得以越来越“亲民”,因此市场容量正不断扩大。


激光切割机上的用途




激光切割机的原理

激光发生器发出的激光束,经反射镜转变方向,在经过透镜聚焦,形成高功率高密度的激光束,被照射处的材料迅速熔化、气化、烧蚀,完成切割。


激光切割辅助气体作用

1、助燃及散热、

2、及时吹掉切割产生的熔渍、防止切割熔渍向上反弹进入喷嘴、

3、保护聚焦透镜。

常用的辅助气体有氧气 、氮气和压缩空气,有时还会用到氩气。

一般都根据被切割材料的不同,激光切割机的功率,不同的激光切割工艺,辅助气体的选择也不尽相同。如:
氧气 ,切割工艺是氧助熔化切割,辅助气体就是氧气。在切割中,氧气与铁元素的化学反应热,促进了金属的吸热熔化,可以大幅度提高切割效率和切割厚度,但是由于氧气的存在,会在切口端面产生明显的氧化膜,会对切割面周围产生淬火效应,对后续加工造成一定的影响。切口端面发黑或者暗黄色。

氮气,如果采用氮气作为辅助气体,

会在切割材料的金属周围形成保护层,防止材料被氧化,避免氧化膜的形成。可以直接进行进一步加工。切口端面发白。
氩气 ,氩气和氮气一样,同为惰性气体,在激光切割中也能起到防止氧化和氮化的作用。一般普通激光切割采用氩气是极不划算。氩气切割主要用于钛及钛合金等。
简单理解一下,就是说用氧气速度快,但品质差(主要是说存在氧化层)。用氮气虽然品质好,但是速度最慢。氩气价格高限制了其大量使用,只在特殊情况下才使用。

压缩空气

辅助气体如果使用压缩空气,我们知道:

空气中本来就有约21%的氧气和78%的氮气。

就切割速度来说,确实没有纯氧助熔切割方式的速度快,就切割品质来说,确实也没有纯氮气保护的切割方式效果好。但这话也可以反过来从积极的角度来讲:辅助气体使用压缩空气的,切割速度比氮气保护的速度快,而切割品质呢,又比氧气切割的方式好。
最重要的是,压缩空气可以用空压机直接提供,相对于氧气、氮气、氩气,更容易获得,并且不存在气体泄露可能造成的风险。
特别重要的一点是,价格非常便宜。举个例子,氮气,大约1.5元/m3左右。而压缩空气每立方的成本大约在0.1~0.2元之间,仅仅是使用氮气成本的零头。

当然,使用压缩空气需要购置一套压缩空气系统,初始投资会比较高一些。但是其实,只需要简单核算一下,就能很容易的得出,如果是长期使用激光切割机进行加工,如果不是对速度,或者是对品质有极高的单独要求,激光切割机的辅助气体,使用压缩空气是非常节省成本的。

这就是目前配套激光切割机的空压机,非常火爆的根本原因。



空压机如何选配?



激光切割机上如果使用压缩空气作为辅助气体。

有这几个用处:

切割气体、气缸动力气源和光路正压除尘用这三种用途。
其中切割气体是主要用气,约占总需气量的80~90%。如果辅助气源是氧气或者氮气,另外两项用途也是需要压缩空气的,只不过流量非常小,普通的动力用压缩空气即可。
压缩空气,作为激光切割的辅助气体的要求,主要有三个方面: 压力、流量和气源品质。

压力

在激光功率足够大的情况下,压力越高,切割质量越好,切割效率越高。

但如果激光功率不够大,压力再高也不会有什么帮助。毕竟,激光功率够大,才能更快的熔化切割材料。
但是,目前市场上,配套激光切割机的空压机压力不断水涨船高,从早期的8公斤到13公斤,又到15公斤,目前正在向20公斤发展。

而同时,大功率的激光切割机价格也在不断下落中。因此,在选购空压机压力的时候,建议用户尽量宁高勿低。选择更高压力的为好,以便兼容之后的更大功率的切割机。

流量

流量的大小主要是看喷嘴的大小,正如前面所说,喷嘴占到用气量的80~90%。激光切割机的喷头有好多个规格,常见的有7个规格:1.0、1.5、2.0、2.5、3.0、3.5、4.0。

这个流量的确定,可以通过喷嘴流量的计算获得,或者通过喷嘴流量表查询,或者直接询问激光切割机厂家。

压缩空气的品质

压缩空气的品质对激光切割质量有非常直接的影响。

压缩空气中含有水雾和油,如果没有处理干净,高压喷射到激光切割头的保护镜面上,就会严重影响激光束的传输,使焦点分散,造成产品切不透,产生废品。超大功率的激光切割机也有可能烧坏激光头。
所以,配套激光切割机的压缩空气系统对油、水的含量极其敏感,要求无油无水无尘。实际上,配套激光切割机的压缩空气系统的最大难点在于压缩空气的干燥净化装置。

油的去除,可以选用原理上无油的产品,如无油活塞、无油涡旋、无油螺杆或者是微油螺杆机通过多级过滤除油。

水的去除,需要配置干燥机,而且干燥机的性能必须非常优越。

粉尘的去除,需要配置精度足够的高精密过滤器组以充分滤除油分和尘埃颗粒。

经过处理之后的压缩空气:

压力露点需要达到2~5℃

残油量≤0.001 ppm

颗粒物含量≤0.01 μm

目前在行业内,针对激光切割机推出的专用型产品。通常将微油螺杆和后处理设备撬装在一起,形成一套完整的气源系统。

这种压缩空气系统,通常比用户自己采购单个产品来进行配置,或交由中间商配置的,更科学、更可靠、更有保障。


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END



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