Els tallers de tall per làser depenen dels gasos del procés per aconseguir resultats de tall específics. Entre els gasos utilitzats en els sistemes làser de fibra i CO₂, l'oxigen té un paper directe en el tall d'acer al carboni donant suport a la reacció d'oxidació a la zona de tall. El gas no només elimina el metall fos del tall, sinó que també aporta energia tèrmica addicional durant el procés de tall.
Molts tallers de fabricació obtenen oxigen a través de paquets de cilindres o sistemes d'oxigen líquid a granel. Tanmateix, l'augment dels volums de producció, la fluctuació del consum de gas i l'augment dels costos logístics han fet que moltes instal·lacions de processament de metalls avaluïn la-generació d'oxigen al lloc mitjançant la tecnologia PSA (Pressure Swing Adsorption).
Un sistema d'oxigen PSA produeix oxigen directament a partir d'aire comprimit i subministra una font de gas contínua als equips de tall per làser. Quan s'integra correctament amb dipòsits d'emmagatzematge d'oxigen, compressors de reforç i xarxes de canonades, el sistema pot suportar condicions de tall estables durant diversos torns de producció.
Aquest article examina com la generació d'oxigen PSA afecta la precisió del tall per làser, com funciona la tecnologia i com els tallers de fabricació integren els sistemes PSA a les operacions de tall.
Comprendre el paper de l'oxigen en el tall làser
L'oxigen funciona com a gas de tall reactiu
En el tall làser d'acer al carboni, l'oxigen realitza dues funcions simultànies.
En primer lloc, l'oxigen expulsa el material fos del tall de tall.
En segon lloc, l'oxigen reacciona químicament amb l'acer escalfat.
La reacció d'oxidació genera calor addicional:
Fe + O₂ → FeO + Calor
Aquesta reacció augmenta l'energia tèrmica dins de la zona de tall i ajuda a l'eliminació del material. Com a resultat, el tall assistit per oxigen-generalment aconsegueix un tall d'acer al carboni més gruixut en comparació amb el tall assistit per nitrogen- utilitzant la mateixa potència làser.
La pressió típica de subministrament d'oxigen oscil·la entre:
· 0,3 bar
· 6 bar
en funció de:
· Gruix del material
· Potència làser
· Velocitat de tall
· Disseny de broquets
La puresa de l'oxigen influeix en l'estabilitat del tall
El procés de tall depèn de mantenir una concentració d'oxigen constant. Quan la puresa de l'oxigen disminueix, es poden produir diversos canvis de procés:
· Velocitat d'oxidació més lenta
· Augment de la formació d'escòries
· Superfícies de tall més rugoses
· Velocitat de tall reduïda
· Penetració incompleta
Per exemple, tallar acer al carboni de 12 mm amb un 99,5% d'oxigen pot produir condicions de vora diferents en comparació amb concentracions d'oxigen més baixes. Per tant, els operadors del taller controlen:
· Puresa de l'oxigen
· Caudal
· Pressió de lliurament
per mantenir condicions de tall repetibles.
El flux de gas afecta directament a la formació del cordó
El broquet dirigeix l'oxigen cap a la zona de tall. El flux de gas ha de realitzar dues accions simultàniament:
1. Suport a l'oxidació.
2. Traieu el material fos.
Un flux de gas insuficient pot permetre que el metall fos es solidifiqui dins del tall. Una pressió excessiva pot alterar la piscina fosa i afectar la qualitat de les vores. El lliurament estable d'oxigen ajuda a mantenir l'amplada i la geometria de les vores consistents en els lots de producció.
Com funciona la generació d'oxigen PSA
L'aire es converteix en matèria primera
Els generadors d'oxigen PSA separen l'oxigen de l'aire atmosfèric. L'aire atmosfèric conté aproximadament:
· 78% nitrogen
· 21% d'oxigen
· 1% argó i gasos traça
En lloc de transportar bombones d'oxigen al taller, el sistema PSA extreu oxigen de l'aire circumdant. El procés converteix l'energia elèctrica i l'aire comprimit en un subministrament continu d'oxigen.
Components principals d'un sistema d'oxigen PSA
Una estació de generació d'oxigen de tall làser normalment conté:
Com els sistemes PSA de torre dual-mantenen un subministrament d'oxigen estable
Procés d'adsorció de nitrogen:L'aire comprimit entra al recipient d'adsorció. El sedàs molecular de zeolita adsorbeix selectivament les molècules de nitrogen. L'oxigen passa pel llit d'adsorció i entra al dipòsit d'emmagatzematge. Puresa d'oxigen PSA típica per a aplicacions industrials: · 90% · 93% · 95% en funció de la capacitat de producció i els requisits de disseny.
Canvi continu entre torres:El procés PSA es basa en cicles d'adsorció alternats. Mentre que la torre A adsorbeix nitrogen: · La torre B es regenera. Quan la torre A s'acosta a la saturació, el controlador PLC canvia les vàlvules. Aleshores el procés s'inverteix. Els temps de cicle típics oscil·len entre: · 45 segons · 120 segons depenent del disseny del sistema. Aquesta disposició evita les interrupcions de la producció d'oxigen.
Estabilització de pressió mitjançant emmagatzematge tampó:Les màquines de tall per làser funcionen millor quan les condicions de lliurament de gas es mantenen estables. El dipòsit d'amortiment d'oxigen absorbeix les fluctuacions de pressió generades per la commutació de la torre d'adsorció. Això estabilitza: · Pressió d'oxigen · Caudal · Continuïtat del subministrament abans que l'oxigen entri al sistema de tall.
Com PSA Oxygen admet la precisió de tall
Disponibilitat constant d'oxigen durant la producció
Els tallers que operen múltiples màquines làser poden consumir grans volums d'oxigen. Per exemple: Un taller que funciona: · Tres làsers de fibra de 12 kW · Dos torns de producció poden consumir oxigen de manera continuada al llarg del dia. Un sistema PSA produeix oxigen al lloc-i transfereix gas directament a la xarxa de canonades del taller. La producció contínua redueix la dependència dels programes de substitució del cilindre durant les operacions de tall actives.
Variació de pressió reduïda
Els bancs de cilindres van perdent pressió a mesura que es consumeix oxigen. Els operadors sovint canvien entre els grups de cilindres per mantenir el subministrament. Les transicions de pressió poden influir en les condicions de lliurament del gas. Un sistema PSA combinat amb: · Tancs amortidors · Reguladors de pressió · Potenciadors d'oxigen mantenen un perfil de lliurament més estable. La pressió estable ajuda a mantenir el rendiment repetible del broquet.
Coherència de lots millorada i suport automatitzat
Els tallers de tall per làser processen amb freqüència: · Peces d'acer estructural · Components d'equips agrícoles · Peces de maquinària de construcció · Conjunts de xapa. Els lots de producció poden incloure centenars o milers de components idèntics. Les condicions estables de subministrament d'oxigen ajuden a mantenir: · Geometria de tall similar · Comportament d'oxidació similar · Aspecte de vora similar en les sèries de producció.
Les modernes instal·lacions de fabricació sovint integren: · Sistemes de càrrega CNC · Manipulació automatitzada de làmines · Sistemes de descàrrega de transportadors. Aquests sistemes funcionen contínuament. Les interrupcions causades per la substitució del cilindre poden afectar la programació de la producció. Un-sistema PSA in situ subministra oxigen directament a la xarxa de distribució, reduint la dependència dels intercanvis manuals de cilindres.
Plantes d'oxigen PSA en contenidors per a tallers de tall làser
Què és una planta d'oxigen en contenidors?
Una planta d'oxigen en contenidors instal·la tot el sistema de generació d'oxigen dins d'un contenidor ISO estàndard. L'equipament típic inclou: · Compressor d'aire · Assecador d'aire · Filtres · Generador d'oxigen PSA · Dipòsit d'emmagatzematge d'oxigen · Armari de control. El contenidor serveix com a: · Tancament d'equips · Estructura de transport · Sistema de protecció del medi ambient.
Avantatges per a instal·lacions de fabricació i muntatge de fàbrica
Molts tallers de tall per làser tenen un espai interior limitat. La instal·lació del sistema d'oxigen dins d'un contenidor permet als operaris col·locar l'equip: · Al costat del taller · Darrere dels edificis de producció · Prop de les zones de serveis. Aquest enfocament separa l'equip de generació d'oxigen de la maquinària de producció.
Els sistemes en contenidors arriben amb components-preinstal·lats. La instal·lació de camp inclou generalment: · Preparació de fonaments · Connexió elèctrica · Connexió de canonades. Això redueix-els requisits de muntatge al lloc. Per ampliar les instal·lacions de fabricació, els sistemes en contenidors simplifiquen el desplegament de la infraestructura d'oxigen.
Comparació d'oxigen PSA amb sistemes de subministrament de cilindres
Font d'oxigen:Els sistemes de cilindres depenen de proveïdors externs d'oxigen. Els sistemes PSA generen oxigen a partir de: · Aire atmosfèric · Energia elèctrica. La font d'oxigen roman disponible mentre continuï l'alimentació i el funcionament de l'equip.
Requisits logístics:El subministrament de cilindres requereix: · Programació de lliurament · Gestió d'inventaris · Manipulació de bombones. Els sistemes PSA canvien el focus operatiu cap a: · Manteniment del compressor · Substitució de filtres · Supervisió del rendiment.
Ampliació del taller:Quan augmenta el consum d'oxigen, la demanda del cilindre augmenta proporcionalment. Els sistemes PSA sovint es poden expandir mitjançant: · Torres d'adsorció addicionals · Compressors més grans · Dipòsits d'emmagatzematge addicionals segons els requisits de la instal·lació.
Consideracions d'instal·lació i manteniment
Materials de la canonada:Les xarxes de distribució d'oxigen utilitzen habitualment: · Tubs d'acer inoxidable · Oxigen-conductes de coure netes. Els materials han de ser compatibles amb el servei d'oxigen. Els components-contaminats amb petroli no s'han d'instal·lar mai a les canonades d'oxigen.
Requisits de ventilació:Els compressors generen calor durant el funcionament. Habitualment, les sales d'equipaments o contenidors incorporen: · Reixetes de ventilació · Ventiladors d'escapament · Monitorització de la temperatura per eliminar la calor del recinte.
Monitorització d'oxigen:Els tallers han de controlar contínuament: · Puresa de l'oxigen · Pressió de lliurament · Caudal. Els dispositius de monitorització ajuden els operadors a identificar els canvis de rendiment abans que la qualitat del tall es vegi afectada.
Rutines de manteniment:La substitució del filtre elimina els contaminants abans que l'aire comprimit arribi als llits de tamís (els filtres bloquejats fan disminuir l'eficiència del sistema). Les tendències del tamís molecular del rendiment d'adsorció s'avaluen mitjançant registres de puresa. Finalment, comproveu les vàlvules pneumàtiques, els components del solenoide i els segells de l'actuador per evitar errors de fuites de cicle.
PMF
L'oxigen PSA pot substituir l'oxigen del cilindre per al tall per làser?
En moltes aplicacions de tall d'acer al carboni, els sistemes d'oxigen PSA poden proporcionar una font d'oxigen contínua quan es dimensionen adequadament per a la demanda del taller i s'integren amb equips d'emmagatzematge i control de pressió adequats.
Quina puresa d'oxigen es produeix habitualment pels sistemes PSA?
Els sistemes d'oxigen PSA industrials solen produir oxigen entre un 90% i un 95% de puresa depenent del cabal i del disseny del sistema.
Un sistema PSA pot suportar diverses màquines de tall per làser?
Sí. Les xarxes de distribució d'oxigen poden connectar múltiples màquines de tall a una estació de generació d'oxigen comuna, sempre que la capacitat del sistema coincideixi amb els requisits de consum total.
Les plantes d'oxigen en contenidors són adequades per a tallers de fabricació?
Sí. Els sistemes en contenidors permeten instal·lar equips de generació d'oxigen fora de l'àrea de producció mantenint les connexions directes de canonades amb la maquinària del taller.
Conclusió
La precisió del tall per làser depèn de mantenir unes condicions de tall estables, inclosa la puresa de l'oxigen, la pressió i la consistència del flux. Els sistemes d'oxigen de PSA generen oxigen directament a partir d'aire comprimit mitjançant la tecnologia d'adsorció de doble-torre i subministren gas contínuament a les operacions de tall làser. Quan s'integra amb tancs d'emmagatzematge d'oxigen, compressors de reforç i sistemes de control automatitzats, la generació d'oxigen PSA pot suportar programes de producció ininterromputs i condicions de tall estables. Les plantes d'oxigen en contenidors simplifiquen encara més la instal·lació integrant compressors, equips de filtració, torres d'adsorció, recipients d'emmagatzematge i controls en un recinte transportable. Per als projectes que avaluen la-generació d'oxigen al lloc, els enginyers haurien de calcular la demanda d'oxigen, la taxa de rotació del cilindre, la pressió d'ompliment, la capacitat del compressor, la mida de la torre d'adsorció i l'espai d'instal·lació disponible abans de seleccionar una configuració del sistema d'ompliment i generació d'oxigen PSA.
Avalueu les vostres necessitats de gas
Proporcioneu els vostres perfils de paràmetres per configurar una disposició estable del mòdul d'oxigen PSA en contenidors per a les vostres botigues:
- Espècies de peixos i objectius de poblament
- Biomassa i volum d'aigua diaris
- Objectius de consum d'oxigen
- Potència elèctrica disponible
- Perfils del lloc d'instal·lació
Opcions de gas industrial
Plataformes PSA de-torre dual
Fluxos continus de generació de gas alterns.
Plantes de gas ISO en contenidors
Col·loqueu{0}}estructures impermeables per col·locar-les a l'aire lliure.
Amplificadors d'alta-pressió
Línies alternatives-sense oli creades per a configuracions de tall.
