Как PSA Oxygen повышает точность резки в мастерских лазерной резки

Мастерские лазерной резки зависят от технологических газов для достижения конкретных результатов резки. Среди газов, используемых в системах волоконного лазера и CO₂-лазера, кислород играет непосредственную роль в резке углеродистой стали, поддерживая реакцию окисления в зоне резки. Газ не только удаляет расплавленный металл из реза, но и выделяет дополнительную тепловую энергию в процессе резки.

Многие производственные цеха получают кислород через связки баллонов или системы объемного жидкого кислорода. Однако растущие объемы производства, колебания потребления газа и рост затрат на логистику побудили многие металлообрабатывающие предприятия оценить-выработку кислорода на месте с использованием технологии PSA (адсорбция при переменном давлении).

Кислородная система PSA производит кислород непосредственно из сжатого воздуха и обеспечивает непрерывный источник газа для оборудования для лазерной резки. При правильной интеграции с резервуарами для хранения кислорода, дожимными компрессорами и трубопроводными сетями система может поддерживать стабильные условия резки в течение нескольких производственных смен.

В этой статье рассматривается, как выработка кислорода PSA влияет на точность лазерной резки, как работает эта технология и как производственные цеха интегрируют системы PSA в операции резки.

Понимание роли кислорода в лазерной резке

Кислород действует как химически активный режущий газ

При лазерной резке углеродистой стали кислород выполняет две одновременные функции.
Сначала кислород выбрасывает расплавленный материал из пропила.
Во-вторых, кислород химически реагирует с нагретой сталью.
Реакция окисления генерирует дополнительное тепло:
Fe + O₂ → FeO + Тепло
Эта реакция увеличивает тепловую энергию в зоне разреза и способствует удалению материала. В результате при резке с использованием кислорода-обычно достигается резка углеродистой стали большей толщины по сравнению с резкой с использованием азота-с использованием той же мощности лазера.

Типичное давление подачи кислорода колеблется в пределах:
· 0,3 бар
· 6 бар
в зависимости от:
· Толщина материала
· Мощность лазера
· Скорость резки
· Конструкция сопла

Чистота кислорода влияет на стабильность резки

Процесс резки зависит от поддержания постоянной концентрации кислорода. Когда чистота кислорода снижается, может произойти несколько изменений процесса:
· Медленная скорость окисления
· Повышенное шлакообразование
· Более грубые поверхности резки
· Сниженная скорость резания
· Неполное проникновение

Например, резка углеродистой стали толщиной 12 мм с содержанием кислорода 99,5% может привести к другим состояниям кромок по сравнению с более низкими концентрациями кислорода. Поэтому операторы мастерской контролируют:
· Чистота кислорода
· Скорость потока
· Давление подачи
для поддержания повторяемости условий резания.

Поток газа напрямую влияет на формирование керфа

Форсунка направляет кислород в зону резки. Поток газа должен выполнять одновременно два действия:
1. Поддержка окисления.
2. Удалите расплавленный материал.
Недостаточный поток газа может привести к затвердеванию расплавленного металла внутри реза. Чрезмерное давление может нарушить расплавленную ванну и повлиять на качество кромки. Стабильная подача кислорода помогает поддерживать постоянную ширину пропила и геометрию кромки во всех производственных партиях.

Как работает генерация кислорода PSA

Воздух становится сырьем

Генераторы кислорода PSA отделяют кислород от атмосферного воздуха. В атмосферном воздухе содержится примерно:
· 78% азота
· 21% кислорода
· 1% аргона и примесей газов
Вместо транспортировки кислородных баллонов в мастерскую система PSA извлекает кислород из окружающего воздуха. Этот процесс преобразует электроэнергию и сжатый воздух в непрерывную подачу кислорода.

Основные компоненты кислородной системы PSA

Станция генерации кислорода для лазерной резки обычно содержит:

Как системы Dual-Tower PSA поддерживают стабильную подачу кислорода

Процесс адсорбции азота:Сжатый воздух поступает в адсорбционный резервуар. Цеолитовое молекулярное сито избирательно адсорбирует молекулы азота. Кислород проходит через адсорбционный слой и поступает в резервуар-хранилище. Типичная чистота кислорода PSA для промышленного применения: · 90% · 93% · 95% в зависимости от производственной мощности и проектных требований.

Непрерывное переключение между башнями:Процесс PSA основан на чередующихся циклах адсорбции. Пока башня А адсорбирует азот: · Башня Б регенерирует. Когда башня А приближается к насыщению, контроллер ПЛК переключает клапаны. Затем процесс обратный. Типичное время цикла варьируется от: · 45 секунд · 120 секунд в зависимости от конструкции системы. Такое расположение предотвращает перебои в производстве кислорода.

Стабилизация давления посредством буферного хранилища:Станки лазерной резки работают лучше всего, когда условия подачи газа остаются стабильными. Кислородный буферный резервуар поглощает колебания давления, возникающие при переключении адсорбционной колонны. Это стабилизирует: · Давление кислорода · Скорость потока · Непрерывность подачи до того, как кислород попадет в систему резки.

Как кислород PSA повышает точность резки

Постоянная доступность кислорода во время производства

Мастерские, в которых работают несколько лазерных станков, могут потреблять большие объемы кислорода. Например: Цех, в котором работают: · Три волоконных лазера мощностью 12 кВт · Две производственные смены могут непрерывно потреблять кислород в течение дня. Система PSA производит кислород на-площадке и подает газ непосредственно в сеть трубопроводов цеха. Непрерывное производство снижает зависимость от графиков замены цилиндров во время активных операций резки.

Уменьшение колебаний давления

Банки баллонов постепенно теряют давление по мере расходования кислорода. Операторы часто переключаются между группами цилиндров для поддержания подачи. Перепады давления могут влиять на условия подачи газа. Система PSA в сочетании с: · Буферными резервуарами · Регуляторами давления · Кислородными бустерами обеспечивает более стабильный профиль подачи. Стабильное давление помогает поддерживать стабильную производительность сопла.

Улучшенная согласованность пакетов и автоматическая поддержка

В цехах лазерной резки часто обрабатываются: · Детали стальных конструкций · Компоненты сельскохозяйственного оборудования · Детали строительной техники · Сборки листового металла. Производственные партии могут включать сотни или тысячи идентичных компонентов. Стабильные условия подачи кислорода помогают поддерживать: · Одинаковую геометрию пропила · Одинаковые характеристики окисления · Одинаковый внешний вид кромок на протяжении всего производственного цикла.

Современные производственные мощности часто включают в себя: · Системы загрузки с ЧПУ · Автоматизированную обработку листов · Конвейерные системы разгрузки. Эти системы работают непрерывно. Перебои, вызванные заменой цилиндров, могут повлиять на производственный график. Локальная-система PSA подает кислород непосредственно в распределительную сеть, что снижает зависимость от замены баллонов вручную.

Контейнерные кислородные установки PSA для цехов лазерной резки

Что такое контейнерная кислородная установка?

Контейнерная кислородная установка устанавливает всю систему производства кислорода внутри стандартного контейнера ISO. Типовое оборудование включает в себя: · Воздушный компрессор · Осушитель воздуха · Фильтры · Генератор кислорода PSA · Резервуар для хранения кислорода · Шкаф управления. Контейнер служит: · Ограждением оборудования · Транспортной конструкцией · Система защиты окружающей среды.

Преимущества для производственных мощностей и заводской сборки

Многие мастерские лазерной резки имеют ограниченную площадь внутри помещений. Установка кислородной системы внутри контейнера позволяет операторам размещать оборудование: · Рядом с цехом · За производственными зданиями · Рядом с подсобными помещениями. Такой подход отделяет оборудование для производства кислорода от производственного оборудования.

Контейнерные системы поставляются с предварительно-установленными компонентами. Монтаж на месте обычно включает в себя: · Подготовку фундамента · Электрическое подключение · Подсоединение трубопровода. Это снижает требования к сборке на-площадке. Для расширения производственных мощностей контейнерные системы упрощают развертывание кислородной инфраструктуры.

Сравнение кислорода PSA с системами подачи баллонов

Источник кислорода:Баллонные системы зависят от внешних поставщиков кислорода. Системы PSA производят кислород из: · Атмосферного воздуха · Электрической энергии. Источник кислорода остается доступным до тех пор, пока продолжается электроснабжение и работа оборудования.

Требования к логистике:Для поставки баллонов требуется: · Планирование поставок · Управление запасами · Обращение с баллонами. Системы PSA смещают операционный фокус на: · Техническое обслуживание компрессора · Замену фильтров · Мониторинг производительности.

Расширение мастерской:Когда потребление кислорода увеличивается, потребность в баллонах увеличивается пропорционально. Системы PSA часто могут расширяться за счет: · дополнительных адсорбционных башен · более крупных компрессоров · дополнительных резервуаров для хранения в зависимости от требований предприятия.

Рекомендации по установке и техническому обслуживанию

Материалы трубопровода:В сетях распределения кислорода обычно используются: · Трубы из нержавеющей стали · Кислородные-чистые медные трубы. Материалы должны быть совместимы с кислородной работой. Компоненты,-загрязненные маслом, никогда не следует устанавливать в кислородных трубопроводах.

Требования к вентиляции:Компрессоры выделяют тепло во время работы. Аппаратные помещения или контейнеры обычно включают в себя: · Вентиляционные жалюзи · Вытяжные вентиляторы · Контроль температуры для отвода тепла из корпуса.

Мониторинг кислорода:Мастерские должны постоянно контролировать: · Чистоту кислорода · Давление нагнетания · Скорость потока. Устройства мониторинга помогают операторам выявлять изменения в производительности до того, как это повлияет на качество резки.

Порядок технического обслуживания:При замене фильтра загрязнения удаляются до того, как сжатый воздух достигнет сит (засорение фильтров снижает эффективность системы). Тенденции адсорбционных характеристик молекулярных сит оцениваются с помощью журналов чистоты. Наконец, проверьте пневматические клапаны, компоненты соленоидов и уплотнения привода, чтобы предотвратить ошибки утечки цикла.

Часто задаваемые вопросы

Заключение

Точность лазерной резки зависит от поддержания стабильных условий резки, включая чистоту кислорода, давление и постоянство потока. Кислородные системы PSA генерируют кислород непосредственно из сжатого воздуха с помощью технологии двойной-абсорбционной колонны и непрерывно подают газ на операции лазерной резки. При интеграции с резервуарами для хранения кислорода, дожимными компрессорами и автоматизированными системами управления производство кислорода PSA может поддерживать бесперебойные производственные графики и стабильные условия резки. Контейнерные кислородные установки еще больше упрощают установку за счет интеграции компрессоров, фильтрационного оборудования, адсорбционных башен, резервуаров для хранения и средств управления в переносной корпус. В проектах, оценивающих выработку кислорода на-объекте, инженеры должны рассчитать потребность в кислороде, скорость оборота баллонов, давление наполнения, производительность компрессора, размер адсорбционной колонны и доступное пространство для установки, прежде чем выбирать конфигурацию системы генерации кислорода и наполнения PSA.