Applications des gaz de coupe au laser en métal
Les métaux les plus couramment coupés au laser sont l'aluminium, les aciers inoxydables, les aciers et le titane. Chacun de ces métaux réagit différemment à la chimie du gaz d'assistance.
Une ventilation par gaz et par métal contribuera à clarifier réellement votre compréhension de la chimie et du processus - et à améliorer vos profits.
Air Assist
L'air utilisé pour couper n'importe quel métal doit avoir une pureté minimale. Bien sûr, l'air est un mélange d'oxygène et d'azote. Dans les magasins, il est souvent fabriqué à l'aide d'un compresseur d'air. L'air comprimé contient trop d'eau et d'huile, ce qui peut salir la lentille de focalisation.
Cette contamination limite la quantité d'énergie passant à travers la lentille, ce qui contribue à la surchauffe et à la casse de la lentille . Cela se produira en quelques minutes, voire quelques heures, en fonction de la saison, de l'emplacement de votre usine et de votre système d'air comprimé.
Un traitement minimum pourrait impliquer l'installation d'un sécheur d'air de réfrigération afin de réduire la teneur en eau et en huile de l'air.
La teneur en eau passera d'une limite haute de 20 000 parties par million (ppm) à 2 000 ppm. Le pétrole, communément appelé hydrocarbure total ou THC, devrait contenir moins de 2 ppm. L'utilisation d'un dessiccateur d'air réduira davantage la teneur en eau jusqu'à un point de rosée sous pression (PDP) ou à moins de 100 ppm d'eau. Le système le plus couramment utilisé est un D-13.
Les utilisateurs doivent éviter les sécheurs à air déshydratants, car ils se décomposeront en très petites particules (de taille micrométrique) et contamineront la lentille de focalisation, ce qui alourdira les coûts de remplacement.
Pour gérer l’huile, demandez à l’agent de maintenance de votre compresseur d’air de maintenir moins de 2 ppm de THC sous forme de vapeur et de zéro gouttelette. Il est courant que les réparateurs de compresseurs ne sachent pas que vous avez besoin d’une très faible teneur en THC dans votre alimentation en air.
Il y a des années, il était acceptable de laisser le compresseur d'air ajouter de l'huile à la conduite d'air comprimé pour lubrifier certains outils pneumatiques. Maintenant que vous avez une alimentation en air propre, examinez les conduites d'air. Évitez les tuyaux noirs et la pâte à modeler grise, car ils ajoutent une contamination à l'air que vous venez de nettoyer.
Comment l'alimentation en air peut-elle être testée? Les magasins peuvent obtenir des rapports de test sur la teneur en eau et en THC de l'air auprès de leur fournisseur de gaz ou de l'équipe de maintenance du compresseur. Ces tests ne vous diront pas si vous avez un problème de particules.
Les particules peuvent rayer l'objectif et raccourcir sa durée de vie. Vous devrez peut-être installer un filtre à particules. Un filtre de 10 μm est une taille courante, et un filtre encore plus petit donnera plus de vie à votre objectif de mise au point.
L'air coupe bien l'aluminium et certaines sections d'acier plus minces. Il est fréquemment utilisé pour couper l'acier galvanisé. En règle générale, la pression atmosphérique d'un compresseur d'air d'atelier est limitée à environ 100-125 psi, ce qui limite l'épaisseur de coupe. Les aciers inoxydables coupent mal à l'air, car l'oxygène attaque le chrome et le nickel de l'alliage pour former des oxydes susceptibles de réduire la résistance à la corrosion du métal à proximité de la coupe.
Peut-on couper du métal plus épais avec une pression d'air plus élevée? Oui, vous pourrez peut-être couper une feuille de 0,080 ou même de 0,125 pouce d'épaisseur, mais la fenêtre de travail devient plus petite. Des scories se forment rapidement sur les pièces, nécessitant une opération secondaire pour les nettoyer et gommant vos bénéfices.
Les bords commencent également à perdre leur forme carrée, ce qui peut entraîner des coûts indirects supplémentaires pour le produit.
Enfin, une soudure ultérieure sur le bord découpé au laser peut ne pas convenir et la peinture peut s'écailler, ce qui implique un produit de qualité médiocre.
Oxygène versus azote
L'oxygène était utilisé comme gaz auxiliaire pour couper l'aluminium, l'acier inoxydable et l'acier au tout début, lorsque les lasers au CO2 avaient une puissance limitée (1 à 1,5 kW). Aujourd'hui, les lasers de 2 à 15 kW
avec de l'oxygène sont utilisés pour couper l'acier ¼ po et plus épais, tandis que l'azote est utilisé pour couper l'acier ¼ po et plus mince, et toutes les épaisseurs d'aluminium et d'acier inoxydable.
Lorsque l'oxygène est utilisé comme gaz d'assistance laser, il forme une couche ou une surface noire et squameuse sur la face de la coupe. Cette écaille est en oxyde de fer et doit être enlevée avant le soudage ou la peinture.
L'élimination signifie l'ajout de coûts de main-d'œuvre, de manipulation, d'outils et d'abrasif au coût de votre produit. De nos jours, le laser moyen a une puissance de 4 kW et, sur l’acier, 1/8 po. et plus fin, le gaz auxiliaire à l'azote fournit une vitesse de coupe plus rapide que l'oxygène et élimine la main-d'œuvre indirecte nécessaire au nettoyage des bords.
Les directeurs d'atelier doivent comparer le coût du gaz d'assistance par rapport au coût de la main-d'œuvre indirecte dans leur opération de découpe au laser, en tenant compte des exigences de production.
Une dépense d'assistance horaire horaire inférieure ne signifie pas automatiquement que le coût de fabrication d'un produit est inférieur. Les gestionnaires doivent examiner tous les facteurs pour rendre leurs produits compétitifs sur le prix et maximiser les marges bénéficiaires, mais une règle générale en utilisant l'exemple du laser 4kW est la suivante: lorsque l'acier est plus épais que ¼ po., L'oxygène est le gaz préféré en raison de la vitesse et des frais généraux. les dépenses.
Acier de coupe 3/16 po L'épaisseur n'est pas affectée autant par les frais généraux que par la main-d'œuvre, les outils et les abrasifs nécessaires à la préparation des pièces pour la peinture ou le soudage. Découpe de 3/8 po L'acier épais à très basse vitesse avec de l'azote ajoute 26 $ par heure à la dépense de gaz et triple le temps requis pour couper les pièces. Les directeurs d’usine doivent concilier les coûts de main-d’œuvre, les dépenses en gaz et les frais généraux pour déterminer le gaz d’aide approprié pour l’application.
Les coûts de gaz ci-dessus sont basés sur l'utilisation d'azote liquide. Mais qu'en est-il de la génération d'azote? Ce peut être une option viable pour vous et sera examiné plus en détail dans un prochain
article, mais voici quelques-unes des bases. L'azote doit être utilisé pour couper l'acier de 3/16 po. épais et plus mince. La pression n'a pas besoin d'être de 400 PSIG; ça peut être plus bas. La génération d’azote fonctionnera tant que la teneur en oxygène du gaz ne forme pas de tartre d’oxyde de fer sur la face de la coupe. L'azote généré coûte moins cher que l'azote liquide car il n'y a aucune dépense d'énergie pour vous livrer le produit.
