Общие рекомендации. В таблице 2 приведены наиболее типичные случаи, когда для резки используется кислород и азот

В таблице 2 приведены наиболее типичные случаи, когда для резки используется кислород и азот. Красным отмечены приоритетные варианты. Аргон используется в тех редких случаях, когда не допустимы даже следы оксидов, как например, с цирконием, или когда нитриды также вредны, как в случае с титаном.

Общие рекомендации.

При выборе режима резки надо помнить, что скорость резки зависит от плотности мощности лазерного излучения, Вт/см2, то есть от мощности лазера и площади пятна и пространственного распределения интенсивности по пятну. Поэтому при изменении фокусного расстояния линзы следует менять не только положение фокуса и мощность лазера, но и проверить, изменилась ли скорость резки, при которой качество кромки не меняется.

Также необходимо помнить, что поскольку толстые материалы режутся кислородом пониженного давления, менее 1 бара, процесс оказывается чувствительным как к чистоте газа, так и к стабильности давления.

Для того, чтобы принять эффективное решение по выбору режущего газа, кислорода или азота, надо внимательно рассмотреть следующие факторы.

(1)какова должна быть ожидаемая общая производительность процесса (или производственной линии);

(2) будут ли необходимы последующие операции обработки кромки;

(3)какова должна быть себестоимость единицы длины реза, или себестоимость производимых деталей. Если это мастерская, предоставляющая услуги лазерной резки, надо определить себестоимость единицы длины реза для всего набора материалов и толщин, с которыми возможно придется столкнуться при приеме заказов.

Производительность. Как уже было отмечено, скорость резки тонких материалов при использовании кислорода, ниже, чем при резке азотом из-за ограничений, накладываемых на мощность лазера, чтобы избежать пригара кромок. В то же время при резке азотом дополнительного энерговыделения в зоне резки нет, можно работать с более высокой мощностью лазера. Скорость резки азотом непосредственно связана с мощностью лазера - чем выше мощность, тем выше скорость резки. При резке тонких материалов (< 4 мм) азотом, скорость процесса может быть в 3-4 раза выше, чем при резке кислородом. Использование азота для резки толстых металлов ограничено лишь доступной мощностью лазерного излучения, но скорость резки материалов толщиной более 4 мм кислородом уже значительно выше, чем реза азотом. К тому же расход азота может почти на порядок превысить расход кислорода.

Последующие операции обработки кромок. Использование азота обеспечит высочайшее качество кромки без окислов, пригодное к последующей сварке и порошковой окраске. При этом не потребуется дополнительных операций обработки кромок.

Себестоимость. Первое, что покупатели будут рассматривать — это суммарное потребление газа.

Таблица 2

Рис. 3. Диаграмма структуры годовых затрат на производство одной детали

При резке азотом толстых материалов его потребление может быть на порядок выше потребления кислорода. При резке кислородом важнейшим фактором является чистота газа, которая влияет на себестоимость процесса, снижая ее до 14%.

Планирование поставок газа

Газ требуемого типа с параметрами поставки в виде жидкости или газа, соответствующими предположительным средним объемам потребления, своевременность доставки по оптимальной цене - вот самый краткий, базовый список контрольных вопросов при выборе поставщика. Чаще всего покупатели сравнивают экономические параметры поставок - цену за единицу объема газа, входит или не входит в нее доставка, арендные платежи за криогенные емкости или баллоны (в зависимости от агрегатного состояния поставляемого продукта), состав оборудования и так далее. Однако, если при покупке азота его качество не для всех является приоритетным параметром, то при резке кислородом результаты резки напрямую зависят от качества используемого кислорода

Факторы, которые следует определить и учесть при планировании доставки газов:

• Тип и толщина материалов для резки (диэлектрики, металлы, какие именно металлы);

• Наличие и количество пиков потребления газа, а также потребление в моменты пиковых нагрузок;

• Средний расход газа за месяц;

• Рабочее давление, запланированное в точке использования газа (в режущей головке);

• Диаметр сопла;

• Падение давления в период пиковой нагрузки между источником газа (будь то криогенная емкость или газоразрядная рампа) и точкой использования;

• Ожидаемое неснижаемое количество жидкости в криогенной емкости, которое надо оставить для обеспечения безопасной и бесперебойной работы;

• Частота доставки газа в течение месяца;

• Ожидаемый рост производства и рост потребности в газе хотя бы на следующие 6 месяцев.

Выводы

Итак, если вы планируете резку тонких сталей, вам важны скорость и качество, и не беспокоит более высокая себестоимость в связи с расходом газа - нужно выбирать азот. По мере роста толщины материала, к критериям выбора газа добавятся требования к дополнительным операциям по удалению окислов, и придется сравнивать возросшую стоимость азота в связи с выросшим расходом и себестоимость дополнительных операций. В любых других случаях можно использовать кислород. И при этом помнить, что чистота кислорода существенно влияет как на скорость, так и на качество резки и максимальную толщину материала, который можно разрезать имающимся лазером.