光纤激光切割用压缩空气:压力、纯度与成本

辅助气体的作用

在激光切割中,辅助气体把熔融材料从切缝中吹走、冷却切割边缘并保护光学部件。不锈钢切割用氮气可获得最干净的边缘,但氮气按瓶或按杜瓦罐购买,成本随切割小时数直接放大。压缩空气现场可得,消耗的是电,因此在边缘质量要求允许的场合,许多加工厂改用空气切割。

压力问题

光纤激光切割的空气辅助压力通常在 16 至 20 bar 区间,远高于一般车间压力。这也是激光机组被做成专用高压系统、而不是从工厂主管上取气的原因:全厂不需要运行在 16 bar,抬高压力会在各处增加能耗。

空气必须达到什么状态

要求 为何重要
压力稳定 压力下跌会表现为切口粗糙或挂渣;激光的切割参数以稳定供气为前提
干燥 水分穿过喷嘴,可能污染切割边缘并影响镜片保护
无油 油雾沉积在保护镜片和聚焦镜上,是代价高昂的故障
过滤 去除颗粒物可从压缩空气一侧保护喷嘴和光学部件
连续工作制 切割连续数小时;空压机必须按该压力下的连续运行额定

选型方法

从切割机在其工作压力下标明的耗气量出发——激光设备厂家会同时给出这两个数值。再为喷嘴差异以及干燥机、过滤器的压降留出余量,然后按该数值选配空压机和储气罐。储气在这里很关键:能在短时需求尖峰中支撑系统的储气罐,可以让空压机不必在高压下频繁启停。

总成本比较

空气辅助并非免费;把空气压到 16 bar 需要实实在在的电功率,干燥机和过滤器还要再加一点。比较的是这份电费与每小时切割所消耗的氮气到厂成本。对于每周切割小时数很多的加工厂,空气方案通常在运行成本上占优——而平衡点取决于当地电价与气体价格,应当计算得出,而不是想当然。

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