Експлуатаційні витрати на лазерні верстати для різання

Споживання газу та пов’язані з ним витрати

Споживання газу відіграє ключову роль у експлуатаційних витратах на лазерне різання, особливо під час обробки різних матеріалів із високою точністю та швидкістю. Як волоконні, так і CO₂-лазерні системи використовують гази — або як допоміжні гази для різання, або, у разі CO₂-лазерів, як основний компонент самого процесу генерації лазерного випромінювання. Розуміння того, які саме гази застосовуються, як вони подаються та скільки коштують, є необхідним для ефективного контролю витрат і вибору оптимальної конфігурації для вашого виробничого процесу.

Допоміжні гази

Допоміжні гази використовуються як у волоконних, так і в CO₂-лазерних машинах для різання з метою видалення розплавленого матеріалу з зони різання, охолодження робочої зони та поліпшення якості зрізу. Найпоширенішими допоміжними газами є кисень, азот і, іноді, стиснене повітря.

Кисень часто використовується під час різання низьковуглецевої сталі. Він підтримує процес різання за рахунок екзотермічної реакції, що збільшує швидкість різання, але залишає грубіший край.

Азот є переважним варіантом для різання нержавіючої сталі та алюмінію, забезпечуючи чистий, вільний від оксидів край. Він дорожчий за кисень через необхідність використання вищого тиску та більшого об’єму.

Стиснене повітря — це економічно вигідний варіант, придатний для різання тонших металів і забезпечує гарний баланс між продуктивністю та вартістю, особливо в умовах легкого промислового використання.

Швидкість споживання газу значно варіюється залежно від типу матеріалу, його товщини, конструкції сопла та швидкості різання. Системи високотискового азоту можуть споживати кілька сотень кубічних футів на годину, що призводить до суттєвих експлуатаційних витрат.

Газові вимоги, специфічні для CO₂-лазерів

На відміну від волоконних лазерів, для роботи лазерів на CO₂ потрібна суміш газів — зазвичай вуглекислого газу, азоту та гелію — як лазерне середовище. Ці гази мають залишатися чистими й підтримуватися в певних співвідношеннях, щоб забезпечити якість лазерного променя й ефективність системи. З часом ці гази деградують і потребують поповнення — або за допомогою герметичних лазерних трубок (з обмеженим терміном служби), або за допомогою системи безперервної подачі газу. Це додає ще один елемент постійних витрат, яких немає у волоконних лазерних системах.

Крім лазерного середовища, системи на CO₂ також використовують допоміжні гази, як і волоконні лазери. Однак через додаткову складність підтримання необхідної газової суміші для генерації лазерного випромінювання лазери на CO₂, як правило, мають вищі експлуатаційні витрати, пов’язані з газами.

Системи подачі газу

Незалежно від того, чи використовуються пляшки, великі резервуари чи генерація газу на місці, вибір системи подачі газу впливає як на зручність, так і на вартість. Підприємства з високим споживанням можуть обрати централізовану подачу газу за допомогою груп циліндрів або великих резервуарів для зберігання, щоб мінімізувати простої та знизити вартість газу за одиницю об’єму. Менші майстерні, як правило, використовують стандартні циліндри під високим тиском, які простіші у керуванні, але дорожчі за кубічний фут газу.

Регулярні перевірки, виявлення витоків та регулювання тиску є критично важливими для підтримання ефективності системи та запобігання втратам, особливо при використанні дорогих газів, таких як азот високої чистоти.

Споживання газу є значною постійною витратою в операціях лазерного різання. Волоконні лазери, як правило, мають нижчі витрати на газ, оскільки використовують лише допоміжні гази, тоді як лазери на CO₂ стикаються з додатковими витратами як на допоміжні гази, так і на сам лазерний середовище. Вибір типу газу, матеріалу, що ріжеться, та способу подачі газу впливають на загальні витрати. Точне врахування цих змінних є обов’язковим для контролю накладних витрат та оптимізації економіки виробництва.