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【天富娱乐客户端】光纤激光切割技术助力气体技术的发展

过去几年是激光切割辅助气体的过渡时期,传统观点受到了质疑。因此,实际上,市场现在拥有比以往更多的选择。散装和瓶装氮气和氧气仍然很受欢迎,但其他选择正迅速进入竞争状态。这些措施包括使用氧气、氮气产生以及干燥空气系统的混合物。

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总部位于威斯康星州哈特兰市的Liberty Systems总裁史蒂夫·阿尔布雷希特(Steve Albrecht)表示,在过去几年中,该行业的辅助气体使用量已发生了显着变化,该趋势来自该公司的销售记录。Liberty以其制氮系统而闻名,现在正在销售更多高性能的空气系统。

他说:“我们今年已售出的系统中,有20%至30%是制氮系统,”他补充说,另外10%是由混合氮-氧系统组成。“其余的几乎都是高性能空气。”

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诸如散装氮气之类的传统辅助气体选择无处不在。尽管如此,Albrecht表示,对于光纤激光器(尤其是激光功率)的兴起,高性能空气可能最终成为(如果不是最受欢迎的话)至少是激光切割辅助气体的一种主要形式,这不会令他感到惊讶。

到底怎么样呢?首先,它有助于定义一些术语。当您与Albrecht谈论使用高性能空气进行切割时,请勿将其称为“车间空气”。

他说:“如果您谈论的是定期的车间空气,那么您所谈论的可能是相对潮湿的空气,您可以使用厚度最大为1/8英寸的材料。” “但是要切得更厚,看起来不会很漂亮。”

就目前的情况而言,激光使用的是来自周围空气的三种辅助气体中的一种,它们都经过过滤以达到清洁(最小化微粒)的目的,但是每种都具有不同的干燥度。一种是Albrecht认为“湿”的制冷剂干燥空气。这对薄纸可以很好地工作,具体取决于作业的边缘要求,但可能对更厚的切割提出挑战。中层包括使用干燥剂的干燥空气系统。

“那么,您将获得极为干燥,高性能的空气系统。” Albrecht说。“这是非常干燥的空气,在许多情况下,它可以提供所需的性能和速度。”

在以CO2激光器为主导的时代,用氮气辅助气体切割已成为需要光亮边缘的精密加工的常态,而氧气切割却在厚碳钢上占据了位置,这得益于氧气的放热反应,刺激了切割。

到2000年代初,许多人开始拥护车间空气干燥的好处,特别是对于薄纸,但是仍然不建议在氮气切割继续占主导地位的厚的,边缘关键的工作中使用。同时,制氮厂开始出现制氮机,但并没有普及,这是有充分理由的。

Albrecht说:“在2000年代初,那些采用早期制氮系统的人所使用的系统的基本设计可以追溯到1970年代。” “压缩机也没有那么完善。”

在2005年至2008年之间,市场上出现了首个高端氮气生成系统,包括膜和变压吸收(PSA)品种。当然,也是在2000年代后期出现了光纤激光器,随之而来的是需要更大的辅助气压。在早期,光纤激光器的氮消耗对于某些人而言是不礼貌的。这反过来又促进了氮气的产生,这项技术已被越来越多的激光机OEM接受。

正如Albrecht解释的那样,尽管辅助气体的使用量有所增加,但由于光纤激光器已经接管了整个行业,辅助气体的使用还没有达到顶峰。

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在大多数早期的光纤激光机器上,操作员使用与CO2激光切割机相同的直喷嘴,孔径为2、2.5、3或4 mm 。“使用这些喷嘴,机器消耗的辅助气体要多得多,因为所需的压力比CO2激光器所需的压力高得多,” Albrecht解释说。“这是简单的物理学。如果您有一个特定尺寸的孔并提高压力,那么您将有更多的气流和更多的气体消耗。”

为了解决这个问题,业界看到了喷嘴技术的创新。喷嘴的几何形状会改变气体动力学,因此较小的孔口可产生较宽的切缝和清晰的切口。例如,某些喷嘴发出2毫米的气流,并带有围绕其的气流。阿尔布雷希特说:“窗帘”并不是描述它的最好用语。“无论如何,效果是2毫米喷嘴可以产生与4毫米喷嘴相同的切口。” 喷嘴在不显着增加气体流量的情况下产生必要的压力增加,因此节省了辅助气体消耗。其他喷嘴“吻合”材料表面以减少进入切缝之前逸出的辅助气体量。

他说:“其他激光机原始设备制造商已经改进了激光参数,以降低所需的压力。” “并且当您降低压力时,您可以降低流速。”

最后,光纤激光功率的持续增加开始对辅助气体的使用产生影响。“随着激光变得越来越强大,辅助气体压力已经能够降低,”阿尔布雷希特说。

近年来,Liberty一直在开发和完善其氮氧混合气体系统,该系统在关键且极具挑战性的切割应用(尤其是涉及铝的切割应用)中继续受到欢迎。“在这些系统中,通常需要大量的氮气和一堆氧气瓶,” Albrecht解释说。切割铝时,氧含量会有所帮助。实际上,它与高性能气割非常相似。”

这不是巧合。在开发混合气体系统时,Liberty Systems技术人员不断减少混合物中的氮气量,最终达到与我们呼吸的空气中发现的混合物非常相似的程度。如果可以过滤空气,清除颗粒并干燥到极限,那么即使在较厚的材料中,空气切割也可以用于边缘关键型应用吗?

事实证明,是的。根据Albrecht的说法,该公司的高性能空气系统具有一个脱水单元,“它类似于干燥剂,但有所不同。”

首批高性能空气系统安装在6千瓦光纤激光器中。这些系统用空气切割了0.25英寸或更小的空间。但是,随着功率的增加,空气切割的能力也随之增加。“当8千瓦系统问世时,经验法则是5/16英寸的材料”,阿尔布雷希特说。“现在,对于10千瓦的系统,该规则已更改为3/8英寸至1/2英寸。因此,随着光纤激光功率的不断提高,您将会看到高性能空气切割出了更多厚度。”

他补充说,这些厚度只是经验法则。空气切割的效率取决于车间处理的材料混合,地板上的激光,车间使用的切割参数以及客户要求的边缘质量。

无论如何,阿尔布雷希特表示,未来几年助燃气市场份额可能会发生变化。氧气切割依赖于放热反应,因此只能如此迅速地发生。十年前,考虑到光纤激光器切割厚板时如何爬行,这并不是一个问题。但是,随着光纤激光功率达到12、15,甚至20 kW甚至更高,情况正在发生变化。

阿尔布雷希特说:“氧气价格不贵,但是高性能的空气切割技术已经真正取代了氧气。” “在许多应用中,空气可能会取代氧气切割。”

他补充说,氧气切割不会像渡渡鸟一样,传统的氮气切割也不会。很难想象有效的激光切割操作,其厚度为1.25英寸的碳钢被激光束切割,该激光束不被纯氧包围,而是被空气射流包围。

就是说,永远不要说永远。“我见过1英寸厚的不锈钢采用高性能空气进行切割,” Albrecht说。“边缘看上去并不漂亮,但还是做到了。”

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