Два разных газа в одной установке
Лазерный станок потребляет не один сжатый воздух, а фактически две среды с разными требованиями. Первая — технологический газ в зону реза: он выдувает расплав из пропила и определяет качество кромки. Вторая — воздух на обдув защитного стекла оптики и на пневматику станка: зажимы, смена сопел, продувка направляющих.
Для реза углеродистой стали обычно берут кислород или сжатый воздух, для нержавейки и алюминия — азот чистотой от 99,999 %: он не даёт окисленной кромки, и деталь идёт в сварку без зачистки. Давление в зоне реза доходит до 16–40 бар в зависимости от толщины и сопла, а обычная заводская сеть даёт 7–8. Поэтому в схеме появляется бустер — дожимной компрессор, который поднимает давление до рабочего только на этот контур.
Требования к чистоте предельно жёсткие: класс 1 : 2 : 1 по ISO 8573-1 и точка росы не выше −40 °C. Капля влаги или частица на защитном стекле означают прожог оптики, а это самая дорогая деталь в станке после резонатора.
Что потребляет газ и воздух
| Потребитель | Расход | Давление, бар | Требования |
|---|---|---|---|
| Рез азотом, нержавейка 3–10 мм | 1,5–4 м³/мин | 16–25 | Азот 99,999 %, сухой |
| Рез азотом, толстый лист | 4–8 м³/мин | 25–40 | Азот 99,999 %, бустер обязателен |
| Рез воздухом, тонкий лист | 1–3 м³/мин | 12–20 | 1 : 2 : 1, точка росы −40 °C |
| Обдув защитного стекла оптики | 50–150 л/мин | 4–6 | Абсолютно сухой и без масла |
| Пневматика станка, зажимы | 100–300 л/мин | 6–7 | Обычный класс, 3 : 4 : 3 |
| Смена и продувка сопел | 50–200 л/мин | 6 | Сухой |
Расход азота на рез считают не по средней смене, а по самой ходовой толщине и по времени чистого реза: именно оно определяет, окупится ли генератор против баллонов. Порядок расчёта — в главе 6.
Типовое решение
Винтовой компрессор на общий контур, адсорбционный осушитель на −40 °C, трёхступенчатая фильтрация, генератор азота на месте и бустер, поднимающий давление до рабочего в зоне реза. Ресивер высокого давления ставят после бустера — он сглаживает пики при врезке.
Генератор азота меняет экономику участка: вместо логистики баллонов или криогенной ёмкости азот вырабатывается на месте из сжатого воздуха, а стоимость кубометра падает в разы. Окупаемость считают по фактическому времени реза, а не по числу смен — станок режет далеко не всё рабочее время. Принцип работы генераторов разобран в главе 5.
Магистраль высокого давления — отдельная тема: трубы, арматура и соединения подбираются под 40 бар, а не под заводские 8. Это сосуды и трубопроводы под давлением со своими требованиями, о них — глава 18.
Что обычно идёт не так
Станок подключили к общей заводской сети. Давления не хватает, качество кромки плавает, а вместе с общим контуром в зону реза приходит влага от соседних потребителей. Лазеру нужен свой контур подготовки.
Точку росы не контролируют. Осушитель есть, но его параметры никто не смотрит, пока не прогорит защитное стекло. Индикатор точки росы на линии стоит несопоставимо дешевле оптики.
Генератор взяли по паспортной чистоте, а не по расходу. Чистота 99,999 % достигается при определённом отборе; если брать больше, чистота падает, и на нержавейке появляется жёлтая кромка. Генератор подбирают по пиковому расходу самой ходовой толщины.