激光切割機專用空壓機是一種新型的切割技術(shù),采用光束切割,這種切割出來的物品,精度更高。但是在激光切割機使用的時候,經(jīng)常要用到輔助氣體。切割物品的厚度與氣體的選擇有很大的關(guān)系。那么激光切割機用什么氣體?一般多采用空氣壓縮機壓縮的氣體,作為輔助氣體。 是目前激光切割機行業(yè)配套量較大、產(chǎn)品較成熟的生產(chǎn)激光切割機專用空壓機廠家。已經(jīng)有近萬臺的激光切割機專用永磁變頻螺桿高壓空壓機在運行,信然工廠只從事激光切割機生產(chǎn)廠家配套,不零售和最終客戶銷售。

隨著國內(nèi)激光切割機技術(shù)的成熟,國內(nèi)加工廠開始大量購買激光切割機,原來該設(shè)備的技術(shù)主要壟斷在國外企業(yè),國內(nèi)購買設(shè)備費用昂貴,隨著國內(nèi)激光切割設(shè)備技術(shù)的成熟,價格有優(yōu)勢,激光切割機主要用來切割鋼板,有的用液氮或液氧進行切割,但是這兩樣對一般的中小企業(yè)來說成本也不少,逐漸開始用空壓機進行切割,那么該用什么樣的空壓機呢,購買時如果有能力選用小功率空壓機

選擇空壓機大小主要看激光切割機的功率大小還有切割鋼板的厚度有關(guān),一般來說1KW的激光切割機用一臺7.5或者11KW螺桿空壓機即可,1.5KW的借光切割機用一臺11KW或15KW空壓機即可,選擇壓力一般都在13bar的空氣壓力,如需要切割更厚的鋼板,一般選擇16bar的空壓機,當(dāng)然具體還需要激光切割設(shè)備提供商給出數(shù)據(jù),空壓機后處理的凈化系統(tǒng)對激光切割機也尤為重要,一旦壓縮空氣中含有大量水份和含油量,那么對激光切割機損傷還是蠻大的,特別是激光切割機的鏡片,說不定因為壓縮空氣中的水分和含油量導(dǎo)致經(jīng)常更換鏡片,從而影響生產(chǎn)和增加購買鏡片的成本,所以在購買空壓機的時候,買一套比較質(zhì)量好的干燥設(shè)備還有過濾器,雖然成本費用有所增加,但是會大大減少因為壓縮空氣的質(zhì)量導(dǎo)致切割機鏡片的損害率。

切割精度是判斷數(shù)控激光切割機質(zhì)量好壞的第一要素。影響數(shù)控激光切割機的切割精度的四大因素:

1、激光發(fā)生器的激光凝聚的大小。聚集之后如果光斑非常小,則切割精度非常高,要是切割之后的縫隙也非常小。則說明激光切割機的精度非常之高,品質(zhì)則非常高。但激光器發(fā)出的光束為錐形,所以切出來的縫隙也是錐形。這種條件下,工件厚度越大,精度也就會越低,因此切縫越大。

2、工作臺的精度。工作臺的精度如果非常高,則讓切割的精度也隨之提高。因此工作臺的精度也是衡量激光發(fā)生器精度的一個非常重要的因素。

3、激光光束凝聚成錐形。切割時,激光光束是以錐形向下的,這時如果切割的工件的厚度非常大,切割的精度就會降低,則切出來的縫隙就會非常大。

4、切割的材料不同,也會影響到激光切割機的精度。在同樣的情況下,切割不銹鋼和切割鋁其精度就會非常不同,不銹鋼的切割精度就會高一些,而且切面也會光滑一些。

早在上世紀 70 年代,激光就被首次應(yīng)用于切割加工。進入本世紀以來,伴隨著第三代激光技術(shù)光纖激光器的興起和普及,激光切割被廣泛應(yīng)用于鈑金、塑料、玻璃、陶瓷、半導(dǎo)體等材料加工。

2010年以后,國內(nèi)激光企業(yè)大力發(fā)展大功率光纖激光切割機,由于其獨特的加工優(yōu)勢,加工成本大幅下降,目前特別是在鈑金加工行業(yè)中已取代傳統(tǒng)加工方式。而使用壓縮空氣作為輔助氣體因為其成本最低,已經(jīng)被廣泛應(yīng)用在激光行業(yè)中。

發(fā)振器產(chǎn)生的激光通過透鏡后,被匯聚于一點形成極小的光斑,通過精確控制透鏡與板材的距離,保證激光光斑穩(wěn)定在材料厚度方向上的某一位置,此時由于透鏡的匯聚作用,光斑處聚集了功率密度非常大的激光能量,功率密度通常能達到106～109W/cm2,材料吸收光斑能量后瞬間熔化,同時借助與光束同軸的高速氣流去除熔融物質(zhì),從而實現(xiàn)割開工件,激光切割屬于熱切割方法之一。激光切割可分為激光氣化切割、激光熔化切割、激光氧助熔化切割和控制斷裂切割四種。

輔助原理

激光切割輔助氣體的作用主要:助燃及散熱、及時吹掉切割產(chǎn)生的熔漬、防止切割熔漬向上反彈進入噴嘴、保護聚焦透鏡等。根據(jù)被切割材料的不同,結(jié)合激光切割機的功率,選擇不同的激光切割工藝,輔助氣體的選擇也不盡相同。不同種類輔助氣體的特點、用途和適用范圍如下:

⑴氧氣(O2)作為輔助氣體時,在吹離熔化金屬液體的同時,還會發(fā)生氧化反應(yīng)促進金屬吸熱熔化,從而實現(xiàn)更厚材料的熔化,這一過程會明顯提高激光的加工能力。但同時也是由于氧氣的存在,會使材料的切斷面發(fā)生明顯氧化,而且對切斷面周圍材料產(chǎn)生淬火效應(yīng),提高了這部分材料的硬度,對后續(xù)加工造成一定影響。

⑵氮氣(N2)作為輔助氣體時,會在熔化金屬液體周圍形成保護氛圍,防止材料被氧化,從而保證切斷面品質(zhì)。但同時由于氮氣沒有氧化能力無法增強熱量傳遞,就不會像氧氣那樣幫助提高切割能力。另外由于氮氣作為輔助氣體時,氮氣消耗量很大,造成切割成本比使用其他氣體時有所升高。

⑶壓縮空氣(CompressedAir)作為輔助氣體切割時,氮氣約占78%,氧氣約占21%,由于氧氣的存在使得切割斷面必然要發(fā)生氧化反應(yīng),但同時由于大量氮氣的存在,氧氣帶來的氧化反應(yīng)又不足以增強熱量傳遞,切割能力不會提高,因此可以將空氣切割效果理解為介乎于氮氣切割和氧氣切割之間,而好處是空氣切割的成本非常低,所有成本就是空壓機為提供空氣而造成的電力消耗。

(4) 氬氣(Ar)氬氣為惰性氣體,在激光切割中能起到防止氧化和氮化的作用,在溶接中也可以使用。但是氬氣價格比氮氣更高,一般普通激光切割采用氬氣極不劃算。氬氣切割主要用于鈦及鈦合金等。氬氣切割的切口端面發(fā)白。

壓縮空氣激光切割機與激光氮氣切割機的經(jīng)濟性比較

目前市場上的液氮大約為1400 元/噸,激光切割用的液氮都需要采用杜瓦罐,一般是120kg 一罐,1kg 價格在3 元以上。姑且按1400元/噸計算。

120x1.4=168 元標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)氮氣的比重為1.25kg/m3,因此一罐杜瓦罐液氮的最大使用量約為:120/1.25=96Nm3折算成每Nm3的氮氣成本為:168/96=1.75元/Nm3

如果采用信然激光切割機專用空壓機XR15/16型空壓機提供16bar的壓縮空氣,每分鐘可以提供1.1m3,該型號螺桿式空壓機的滿負荷輸入功率是13kW。

工業(yè)電費按1.0元/度計算,則每m3的空氣成本為:12.6x1.0/(1.1x60)=0.191元/m3,按照每分鐘實際消耗0.5m3氣體,激光切割空壓機每天工作8小時計算,則采用空氣切割相比氮氣切割每天可以節(jié)省的成本為:(1.75-0.191)x8x60x0.5=374元,如激光切割機一年工作300 天,則一年可以節(jié)省的用氣成本為:374x300=112200元,由此可見采用壓縮空氣替代氮氣切割是非常經(jīng)濟實用的。

左側(cè)氮氣切割,右側(cè)壓縮空氣切割 壓縮空氣指標(biāo)

激光切割機配套空氣壓縮機能切割多厚的板材這樣的問題,主要取決于激光功率。如果激光功率足夠大,壓縮空氣壓力低一點也能切割;如果激光功率不夠大,壓縮空氣壓力再高也切割不了。只要激光功率足夠大,壓縮空氣壓力越高,激光切割質(zhì)量越好,切割效率越高。隨著激光切割空壓機功率從小功率向中功率再向大功率以至超大功率發(fā)展,配套激光切割機的空氣壓縮機的壓力的要求也從最開始的8bar 提高到兩年前的12.5bar,再提高到現(xiàn)在的15bar,并且還在進一步往20-30bar發(fā)展。

流量的大小主要看噴嘴的大小。噴嘴占到用氣量的80-90%,激光切割機的噴頭有好多個規(guī)格,常見的有1.0、1.5、2.0、2.5、3.0、4.0等。流量的確定可以通過噴嘴流量計算或者直接咨詢激光切割機廠家。

壓縮空氣的品質(zhì)對激光切割質(zhì)量有非常直接的影響。壓縮空氣中含有水霧和油,如果沒有處理干凈,高壓噴射到激光切割頭的保護鏡面上,就會嚴重影響激光束的傳輸,使焦點分散,造成產(chǎn)品切不透,產(chǎn)生廢品。如果是超大功率激光切割機,只要保護鏡面或噴嘴表面粘上一點點極細微的油膜或水霧,也有可能造成高能激光發(fā)射燒壞激光頭。

所以,配套激光切割機的壓縮空氣系統(tǒng)對油,水的含量及其敏感,要求無油無水無塵,配套激光切割機的壓縮空氣系統(tǒng)的最大難點在于壓縮空氣的干燥凈化裝置。

信然激光切割機XR系列螺桿機、冷干機、儲氣罐一體式撬裝空壓機,將微油螺桿和后處理設(shè)備集成在一起,形成一個獨立的小型空壓站。利用一體式鋁制高效冷干總成高效除水和四級精密過濾器高效除塵除油。在對空氣品質(zhì)極為嚴格的激光切割行業(yè)中能夠有效穩(wěn)定生產(chǎn),讓客戶無后顧之憂。