Aplicações de Gases de Corte a Laser de Metal
Os metais mais comumente cortados usando lasers são o alumínio, aços inoxidáveis, aços e titânio. Cada um desses metais reage de maneira diferente à química do gás auxiliar.
Uma divisão por gás e por metal ajudará a esclarecer verdadeiramente sua compreensão da química e do processo - e a melhorar seus lucros.
Assistência aérea
O ar usado para cortar qualquer metal deve ter pureza mínima. Naturalmente, o ar é uma mistura de oxigênio e nitrogênio. Nas lojas, é freqüentemente produzido usando um compressor de ar. O ar comprimido tem excesso de água e óleo, o que pode sujar a lente de foco.
Essa contaminação limita a quantidade de energia que passa pela lente, o que contribui para o superaquecimento e a quebra das lentes . O ar comprimido não tratado fará com que isso ocorra em poucos minutos ou em algumas horas, dependendo da estação do ano, da localização da sua fábrica e do sistema de ar comprimido.
Um tratamento mínimo pode envolver a instalação de um secador de ar de refrigeração para reduzir o teor de água e óleo do ar.
O teor de água cairá de um limite alto de 20.000 partes por milhão (ppm) para 2.000 ppm. O óleo, comumente chamado de hidrocarboneto total ou THC, deve ser inferior a 2 ppm. A utilização de um secador de ar reduz ainda mais o teor de água para um ponto de condensação de pressão inferior a -40ºF (PDP) ou inferior a 100 ppm de água. O sistema mais comumente usado é um D-13.
Os usuários devem evitar secadores de ar dessecantes, porque o dessecante se decompõe em partículas muito pequenas (tamanho mícron) e contamina a lente de foco, aumentando os custos de substituição de lentes.
O óleo deve ser gerenciado pedindo ao seu pessoal de manutenção do compressor de ar que mantenha menos de 2 ppm de THC como vapor e zero gotas. É comum que as pessoas que trabalham com compressores não estejam cientes de sua necessidade de um conteúdo de THC muito baixo em seu suprimento de ar.
Anos atrás, era uma prática aceitável deixar o compressor de ar adicionar óleo à linha de ar comprimido para lubrificar algumas ferramentas de ar. Agora que você tem um suprimento de ar limpo, olhe para as linhas de ar. Evite o tubo preto e o tubo cinza, pois eles adicionam contaminação ao ar que você acabou de limpar.
Como o suprimento de ar pode ser testado? As lojas podem obter relatórios de testes sobre a água e o conteúdo de THC do ar de seu fornecedor de gás ou da equipe de serviço de compressor de ar. Esse teste não informará se você tem um problema de partículas.
As partículas podem e podem riscar a lente de foco e encurtar sua vida útil. Você pode precisar instalar um filtro de partículas. Um filtro de 10-μm é um tamanho comum, e um ainda menor irá adicionar mais vida à sua lente de focagem.
O ar corta o alumínio e algumas seções mais finas do poço de aço. É freqüentemente usado para cortar aço galvanizado. Normalmente, a pressão do ar de um compressor de ar comprimido é limitada a cerca de 100–125 PSI, o que limita a espessura do corte. Aços inoxidáveis cortam mal com ar, porque o oxigênio ataca o cromo e o níquel na liga para formar óxidos que podem reduzir a resistência à corrosão do metal próximo ao corte.
Metal mais grosso pode ser cortado com maior pressão de ar? Sim, você pode cortar 0,080 ou até 0,125 polegada de espessura, mas a janela operacional fica menor. A escória se formará rapidamente nas peças, exigindo uma operação secundária para limpar as peças e apagar seus lucros.
As bordas também começarão a perder sua forma quadrada, o que pode adicionar mais custos indiretos ao produto.
Finalmente, a soldagem posterior na borda de corte a laser do laser pode não ser adequada e a tinta pode ser expelida, o que implica um produto de baixa qualidade.
Oxigênio versus nitrogênio
O oxigênio foi usado como um gás auxiliar para cortar alumínio, aço inoxidável e aço nos primeiros dias, quando os lasers de CO2 tinham potência limitada (1 a 1,5 kW). Hoje, lasers de 2 a 15 kW
com oxigênio são usados para cortar aço de ¼ de polegada e mais grosso, enquanto o nitrogênio é usado para cortar aço de ¼ pol. e mais fino, e todas as espessuras de alumínio e aço inoxidável.
Quando o oxigênio é usado como gás auxiliar de laser, ele forma uma escala, ou uma superfície de flakey preta, na face do corte. Essa escala é óxido de ferro e deve ser removida antes de soldar ou pintar.
Remoção significa adicionar mão de obra, manuseio, ferramentas e despesas abrasivas ao custo de seu produto. O laser médio nos dias de hoje tem potência de 4 kW e, em aço 1/8-in. e mais fino, o gás auxiliar de nitrogênio proporciona uma velocidade de corte mais rápida do que o oxigênio e elimina o trabalho indireto necessário para a limpeza das bordas.
Os gerentes de loja precisam comparar o custo do gás de assistência versus o custo do trabalho indireto em sua operação de corte a laser, tendo em mente os requisitos de produção.
Uma despesa de gás de assistência horária mais baixa não significa automaticamente que o custo para fazer um produto é menor. Os gerentes devem rever todos os fatores para tornar seus produtos competitivos em preço e maximizar as margens de lucro, mas uma regra geral usando o exemplo do laser de 4 kW é: quando o aço é mais espesso que 1/4 pol., O oxigênio é o gás preferido devido à velocidade e sobrecarga. despesas.
Aço de corte 3/16-in. A espessura não é afetada pela sobrecarga da planta tanto quanto pelo trabalho, ferramentas e abrasivos necessários para preparar as peças para pintura ou soldagem. Corte 3/8-in. aço espesso a velocidades muito baixas com nitrogênio adiciona US $ 26 por hora à despesa com gás e triplica o tempo necessário para cortar as peças. Os gerentes de fábrica precisam equilibrar os custos de mão-de-obra, despesas de gás e despesas gerais para determinar o gás de assistência adequado para a aplicação.
Os custos de gás acima são baseados no uso de nitrogênio líquido. Mas e a geração de nitrogênio? Pode ser uma opção viável para você e será analisada com mais detalhes em um próximo
artigo, mas aqui estão alguns dos princípios básicos. O nitrogênio deve ser usado para cortar aço 3/16 pol. grosso e mais fino. A pressão não precisa ser de 400 PSIG; pode ser menor. A geração de nitrogênio funcionará desde que o conteúdo de oxigênio no gás não aumente a escala de óxido de ferro na face do corte. O nitrogênio gerado custa menos que o nitrogênio líquido porque não há gasto de energia para entregar o produto a você.
