Koszty eksploatacji maszyn do cięcia laserem

Zużycie gazu oraz powiązane z nim koszty

Zużycie gazu odgrywa główną rolę w kosztach eksploatacji maszyn do cięcia laserowego, zwłaszcza przy przetwarzaniu różnych materiałów z zachowaniem precyzji i wysokiej prędkości. Zarówno systemy laserowe włóknowe, jak i CO₂ wykorzystują gazy — albo jako gazy pomocnicze do cięcia, albo, w przypadku laserów CO₂, jako podstawowy składnik procesu generowania wiązki laserowej. Zrozumienie, jakie gazy są stosowane, w jaki sposób są dostarczane oraz jakie mają one koszty, jest kluczowe dla efektywnego zarządzania wydatkami oraz doboru odpowiedniego rozwiązania do konkretnego procesu produkcyjnego.

Gazy wspomagające

Gazy pomocnicze są stosowane zarówno w maszynach do cięcia laserowego włóknowego, jak i CO₂ w celu usuwania stopionego materiału z obszaru cięcia, chłodzenia strefy obróbki oraz poprawy jakości krawędzi. Najczęściej stosowanymi gazami pomocniczymi są tlen, azot oraz – rzadziej – sprężone powietrze.

Tlen jest często stosowany podczas cięcia stali konstrukcyjnej. Wspomaga proces cięcia poprzez reakcję egzotermiczną, zwiększając szybkość cięcia, ale pozostawiając bardziej szorstki brzeg.

Azot jest preferowanym gazem do stali nierdzewnej i aluminium, zapewniając czysty, wolny od tlenków brzeg. Jest droższy niż tlen ze względu na wyższe wymagane ciśnienie i objętość.

Sprężone powietrze, jako opcja ekonomiczna, nadaje się do cienkich metali i oferuje dobry kompromis między wydajnością a kosztem, szczególnie w lekkich zastosowaniach przemysłowych.

Szybkość zużycia gazu różni się znacznie w zależności od rodzaju materiału, jego grubości, konstrukcji dyszy oraz prędkości cięcia. Systemy azotu o wysokim ciśnieniu mogą zużywać kilkaset stóp sześciennych na godzinę, co skutkuje znacznymi kosztami eksploatacyjnymi.

Wymagania dotyczące gazów specyficznych dla laserów CO2

W przeciwieństwie do laserów włóknowych lasery CO₂ wymagają mieszanki gazów — zazwyczaj dwutlenku węgla, azotu i helu — jako ośrodka aktywnego. Gazy te muszą być utrzymywane w stanie czystości i w określonych proporcjach, aby zapewnić stałą jakość wiązki oraz wydajność systemu. Z biegiem czasu gazy te ulegają degradacji i wymagają uzupełnienia — albo poprzez zamknięte rury laserowe (o ograniczonej żywotności), albo za pomocą systemu ciągłego dopływu gazów. Stanowi to dodatkowy element powtarzających się kosztów, którego nie ma w systemach laserów włóknowych.

Oprócz ośrodka aktywnego systemy CO₂ wykorzystują również gazy wspomagające, podobnie jak lasery włóknowe. Jednak ze względu na dodatkową złożoność konieczności utrzymywania odpowiedniej mieszanki gazów generujących laser, lasery CO₂ wiążą się z wyższymi kosztami eksploatacyjnymi związanymi z gazami.

Systemy dostawy gazu

Niezależnie od tego, czy używa się butli, zbiorników zbiorczych, czy generowania gazów na miejscu, wybór systemu dostawy gazu wpływa zarówno na wygodę, jak i koszty. Duże zakładu mogą korzystać z centralnego dostarczania gazu za pomocą baterii butli połączonych kolektorem lub zbiorników zbiorczych, aby zminimalizować przestoje i obniżyć koszt gazu jednostkowego. Mniejsze warsztaty mogą polegać na standardowych butlach o wysokim ciśnieniu, które są łatwiejsze w obsłudze, ale droższe za każdy metr sześcienny gazu.

Regularne kontrole, sprawdzanie wycieków oraz regulacja ciśnienia są kluczowe dla utrzymania wydajności systemu i uniknięcia marnowania, szczególnie przy użyciu drogich gazów, takich jak azot wysokiej czystości.

Zużycie gazu to znaczący bieżący koszt w operacjach cięcia laserowego. Lasery światłowodowe zazwyczaj wiążą się z niższymi kosztami gazu, ponieważ wykorzystują wyłącznie gazy wspomagające, podczas gdy lasery CO2 ponoszą dodatkowe koszty zarówno dla gazów wspomagających, jak i dla samego ośrodka laserowego. Wybór typu gazu, materiału do cięcia oraz metody dostawy wpływają na całkowite koszty. Dokładne uwzględnienie tych zmiennych jest niezbędne do kontrolowania kosztów ogólnych i optymalizacji efektywności produkcyjnej.