Лазерная резка металла — это современный высокотехнологичный промышленный процесс металлообработки, который получает все более широкое распространение в мире и у нас в стране.
Технологии лазерной резки требуют использования, наряду с воздухом, различных чистых технических газов, таких как кислород, азот, аргон и даже гелий. Более того, использование чистых технических газов постепенно замещает применение просто воздуха, т.к. позволяет расширить технологические возможности и улучшить качество процесса.
Такой подход, в свою очередь, создает потребность в современных, высокоэффективных и надежных системах хранения, и подачи газа. В данной статье мы вкратце рассмотрим, как правильно организовать систему газоснабжения лазерной резки.
Использование технических газов
Использование технических газов в технологии лазерной резки служит нескольким целям: контроль температуры в рабочей зоне, удаление (выдувание) продуктов резки -расплавленного металла, шлаков, дыма, защита поверхности кромок от окисления или, наоборот, дополнительная химическая реакция в зоне резки, при контакте с разогретым металлом. В итоге, создание контролируемой атмосферы в зоне резки позволяет улучшить качество реза и повысить производительность процесса.
Сами рабочие газы разделяют на несколько категорий активный — кислород; условно инертный — азот; инертный газ —аргон. Также используют воздух – который является смесью азота и кислорода.
Применение воздуха имеет смысл только в том случае, когда не предъявляется каких-то особенных требований к качеству и скорости резки. Например, если речь идет о резке черной стали небольшой толщины, не более трех миллиметров. При этом, атмосферный воздух подается в рабочую зону от воздушного компрессора через систему осушки.
Если же необходимо резать черную сталь большей толщины, то рекомендуют использовать уже чистый кислород, что позволяет увеличить скорость резки, за счет химической реакции кислорода и раскаленного железа. В том случае, если необходимо резать цветные металлы и сплавы – латунь, алюминий, никель, а также нержавеющую сталь рекомендуют подавать в рабочую зону азот, который создает защитную атмосферу в зоне реза. Резка титана – металла, который при нагреве активно реагирует с кислородом и азотом, требует использования инертного газа – аргона.
Система снабжения техническими газами на основе газификатора
Эффективным решением в качестве источника рабочего газа для лазерных станков являются газификаторы. Типовой газификатор представляет собой криобак, в котором газ долговременно хранится в жидком виде, при криогенной температуре, до минус 183-196 градусов Цельсия и ниже, и продукционного атмосферного испарителя, служащего для испарения жидкого газа, который подается затем по технологическому трубопроводу к лазерному станку.
Использование газификатора позволяет повысить чистоту рабочего газа и отказаться от постоянной необходимости работать с большим количеством баллонов, с их перемещением и постоянной заменой, что позволяет сделать рабочий процесс более производительным.
На производствах, которые занимаются лазерной резкой, как правило, используется несколько лазерных станков, а также могут использоваться станки разных типов. В этой связи, необходимо правильно организовать систему централизованного газоснабжения рабочей площадки.
Шаг 1: Оценка потребностей
Прежде чем приступить к разводке технологического трубопровода по предприятию/цеху требуется провести оценку потребления газа для каждого станка, на основе его технических характеристик и параметров технологического процесса. Необходимо определить тип рабочих газов, понять диапазон рабочих давлений, пиковые и интегральные значения расхода газа, определиться с планировочными решениями (расстановка станков по цеху/предприятию – определение точек подключения, место под площадку для установки газификатора) с целью оптимизации схемы разведения трубопроводов: количество трубопроводов, длина и диаметр участков трубопровода, подбора средств контроля, запорно-регулирующей и защитной арматуры.
Шаг 2: Выбор газификатора и дополнительного оборудования
Выбор правильного газификатора является критическим и важным шагом. После определения характеристик потребления (Шаг 1) выбирается тот газификатор, который по своей производительности может перекрывать требования по снабжению рабочим газом в необходимом объеме. Если в технологии необходимо снабжения несколькими газами, то следует осуществить подбор нескольких газификаторов и предусмотреть прокладку нескольких технологических трубопроводов. Также, при выборе объема газификатора следует определиться с оптимальной частотой заправки его жидким газом, при учете объемов потребления газа и расчёте потерь на испарение за время простоя.
Дополнительное оборудование может включать в себя сетевые регуляторы давления, электрические подогреватели газа, ресиверы, фильтры и сепараторы конденсата. Эти устройства помогут обеспечить стабильность параметров подачи рабочего газа и защитят оборудование от возможных поломок.
Шаг 3: Проектирование системы подачи газов
Основываясь на данных, собранных на первом шаге, приступаем к проектированию системы снабжения техническими газами. Проект должен быть выполнен с учетом характеристик по потреблению технических газов всех станков лазерной резки предприятия и планировочных решений. Трубопроводы должны быть спроектированы оптимальным образом, чтобы обеспечить подачу газа к станкам лазерной резки в рабочем объеме и снизить потери давления в трубопроводе от газификатора к станкам.
Шаг 4: Монтаж и испытания
После завершения проектирования начинайте подготовительные строительные работы, установку оборудования и монтаж системы. Осуществляйте эти мероприятия в соответствии с проектными решениями, с учетом всех действующих норм и правил, стандартов безопасности, а также рекомендаций производителя оборудования. После завершения монтажных работ проведите тщательные испытания линий трубопроводов и всей системы в целом для гарантии надежной работы.
Шаг 5: Регулярное техническое обслуживание
После ввода системы в эксплуатацию, следует проводить регулярное техническое обслуживание оборудования. Критическим является своевременное устранение намерзания на поверхности атмосферных продукционных испарителей, очистка и замена фильтров, проверка состояние трубопроводов и регуляторов давления. Регулярное техническое обслуживание позволяет предупреждать и предотвращать возникновение возможных проблемы и обеспечивать стабильную работу системы снабжения техническими газами.
Заключение
Правильный подход к выбору проектных решений, оптимальный подбор оборудования, а также тщательно проведенная установка, монтаж, и испытания помогут создать эффективную, и надежную систему газоснабжения для лазерной резки металла. Это позволит повысить эффективность производства и обеспечить стабильность работы оборудования.
