STICKSTOFF
GENERATOR FÜR
LASERSCHNEIDEN
Ziel dieses Artikels ist es, einen vollständigen Überblick über Vor-Ort-Stickstoffgeneratoren für das Laserschneiden zu geben. Um unser Ziel zu erreichen, sollten wir kurz auf die Anwendung und die Vorteile der Stickstofferzeugung vor Ort eingehen.
LASERSCHNEIDEN VON METALL
"LASER" ist das Akronym für Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation. Ein Laser ist ein Gerät, das einen intensiven Strahl kohärenter monochromatischer Strahlung im infraroten, sichtbaren oder ultravioletten Bereich des elektromagnetischen Spektrums durch stimulierte Emission von Photonen aus einer angeregten Quelle erzeugt. Die Lasertechnologie beeinflusst praktisch jeden Aspekt des täglichen Lebens, auch die Fertigung und Metallherstellung.
Das Schneiden von Metallen und anderen Materialien, von Kunststofffolien bis hin zu feuerfesten Keramiken, ist eine etablierte Anwendung des Lasers, die in dem Maße zunimmt, wie seine Qualitätsvorteile bekannt werden. In der industriellen Praxis ist ein kontinuierlicher Infrarot-Kohlendioxid-Laserstrahl das Arbeitspferd der Branche. Dieser schneidet in einem Abstand von einem oder zwei Millimetern vom Ende seiner Düse einen fast unsichtbar kleinen Schlitz in Metall. Im Betrieb besteht die erste Aufgabe darin, den Schnitt zu beginnen, entweder an der Kante des Metalls oder durch "KEYHOLING", d.h., ein erstes Loch gerade nach unten zu schneiden. Das Schlüsselloch ist oft ausgefranst, so dass die Bediener es in der Regel an einem Teil des Werkstücks anbringen, das verschrottet wird. Einmal gestartet, kann der Laser sehr dicken und sehr zähen Stahl schneiden und dabei nur eine winzige Schnittfuge hinterlassen, oft weniger als 0,5 mm. Das Finish der Schnittkante ist der Schlüssel zur Wirtschaftlichkeit des Laserschneidens. Da häufig kein weiterer Arbeitsgang zum Glätten der Kante erforderlich ist, werden erhebliche Nachbearbeitungskosten vermieden.
LASERTECHNOLOGIEN
Es gibt eine Vielzahl von Lasergeräten, die unterschiedliche Technologien zur Erzeugung des Laserstrahls verwenden:
- KOHLENDIOXID-LASER, die kontinuierliche Strahlen von einigen Kilowatt im 10-Infrarotbereich aussenden, sind die am häufigsten verwendeten Laser in der Metallbearbeitung.
- OPTISCHE FASER-LASER, bei denen das aktive Verstärkungsmedium eine mit Seltenen Erden wie Erbium, Ytterbium, Neodym usw. dotierte optische Faser ist.
- SLAB-LASER, die Hochfrequenz zwischen zwei wassergekühlten Elektroden (Slabs) nutzen, um das Lasergas zu stimulieren
- NEODYMIUM-YAG-LASER (Yttrium-Aluminium-Granat-Laser), die kurze, extrem intensive 1 Strahlungspulse aussenden und nur zum Bohren kleiner Löcher in dünnem Material verwendet werden.
STICKSTOFF ALS HILFSGAS
Der Einsatz aller Laser zum Schneiden beruht im Allgemeinen auf einem "ASSIST GAS", typischerweise Sauerstoff, der mit dem vom Laser geschmolzenen Metall reagiert und einen sauberen Schnitt hinterlässt. Bei Materialien, die nicht verbrannt werden können oder sollen, kann auch ein Hochdruckstrahl mit Stickstoff eingesetzt werden. Die Oxidation bestimmter Materialien kann ein unerwünschtes Problem sein, das durch die Anwendung von Hitze in Gegenwart von Sauerstoff verursacht wird, da es zu Verfärbungen und zur Bildung einer Kohlenstoffschicht an der Schnittkante führt. Dies kann das Aussehen des Endprodukts beeinträchtigen oder dazu führen, dass Beschichtungen oder Lacke auf der oxidierten Oberfläche nicht mehr gut haften. Aufgrund seiner inerten Eigenschaften verhindert das Gas Stickstoff die Oxidation, da der Laser in einer sauerstofffreien Umgebung arbeiten kann. Daher liefert eine koaxiale Düsenanordnung das "Hilfsgas" direkt an den Schneidpunkt. Dadurch wird sichergestellt, dass der Gasdruck präzise über dem vom Laser gebildeten Pool aus geschmolzenem Metall platziert wird, wodurch der Schnitt gereinigt und das geschmolzene Material weggeblasen wird. So entsteht eine saubere Kante ohne Materialreste, die an der Unterseite des Materials haften (manchmal auch als "Krätze" bezeichnet).
STICKSTOFF ALS LEITGAS
Darüber hinaus ist Stickstoff auch das ideale Medium für den Strahl "GUIDE-WAY PURGING" da es trocken, sauber und ölfrei ist und nur einen sehr geringen Gehalt an Verunreinigungen aufweist. In der Tat erzeugen viele lasererzeugende Maschinen den Strahl in einem Abschnitt und müssen ihn zum Einsatzort leiten. Der Laserstrahl befindet sich im Allgemeinen in hohlen Teleskoprohren und flexiblen Faltenbälgen, und verschiedene Linsen und Spiegel fokussieren und reflektieren ihn bis zum Zielbereich. Damit der Strahl nicht verzerrt wird und seine Leistung und Intensität beibehält, muss der Strahlengang frei von Schmutzpartikeln und anderen Verunreinigungen sein, die ihn ablenken oder seine Leistung beeinträchtigen könnten. Auch die Linsen und wassergekühlten Spiegel müssen frei von Schmutz, kondensierenden Kohlenwasserstoffen und Wasserdampf sein, die andernfalls zu Verbrennungen und Markierungen an diesen teuren Komponenten führen könnten.
NITROGAS® NGSTICKSTOFFGENERATOREN FÜR DAS LASERSCHNEIDEN
Die Beschaffung eines geeigneten Stickstoffs für das Laserschneiden von Metall kann problematisch und teuer sein. Bei den herkömmlichen Liefermethoden handelt es sich um Hochdruckflaschen, Flaschenbündel und Großlagerbehälter, die mit Miet-, Nachfüll- und Lieferkosten, Umweltabgaben und Gebühren für die Auftragsabwicklung verbunden sind. Hinzu kommen verschiedene andere Probleme wie die Überwachung der Versorgung, die Verwaltung der Zahlungen, die Handhabung der Lagerung und die Wartung usw. Wenn darüber hinaus die Gaspreise und die Tarife der Lieferanten ständig steigen und die Umweltbelastung durch die Lieferung per LKW an Bedeutung gewinnt, werden die Kosten für die herkömmliche Versorgung extrem hoch und schwer kalkulierbar.
Auf der Grundlage spezifischer Stickstoff-Nutzungstechniken, die von den Herstellern von Laserschneidmaschinen herausgegeben werden, hat Gasgen daher NITROGAS® LC series, eine Reihe kompletter Stickstoff-PSA-Generatoren für die Anwendung beim Laserschneiden, entwickelt und konzipiert.
NITROGAS® NGSTICKSTOFFGENERATOREN FÜR DAS LASERSCHNEIDEN
ERFÜLLUNG DER TECHNISCHEN ANFORDERUNGEN DER WELTWEIT FÜHRENDEN HERSTELLER VON LASERSCHNEIDMASCHINEN
Die Erzeugung vor-Ort ist eine einfache und intelligente Lösung, um Geld zu sparen, die Effizienz zu verbessern und die volle Kontrolle über Ihren Lieferprozess zu übernehmen, indem die exakte Menge Stickstoff in der benötigten Reinheit erzeugt wird. Die NITROGAS® LC Stickstoffgeneratoren für das Laserschneiden erzeugen mit Hilfe der Pressure Swing Adsorption (PSA)-Technologie Stickstoff aus Industrieluft der Klasse 1.4.1, ISO 8573.1-2010 Standard. Trockene und saubere Luft aus einem Standard-Industriekompressor und einem Luftaufbereitungssystem wird im Wesentlichen "gesiebt", um Sauerstoff und andere Spurengase zu entfernen, während der Stickstoff für die Anwendung durchgelassen wird. Durch den Einsatz speziell ausgewählter Molekularsiebe (CMS) ermöglichen die NITROGAS® LC Stickstoffgeneratoren für das Laserschneiden die Gewinnung von hochreinem Stickstoff (bis zu 99,999%) bei einem sehr moderaten Luftverbrauch.
VORTEILE DER ERZEUGUNG VOR ORT
Die nicht-kryogene Luftzerlegung ist ein bekanntes Verfahren, aber die Konstruktions- und Steuerungsmerkmale der NITROGAS® LC Stickstoffgeneratoren tragen dazu bei, den Gasausstoß zu maximieren und den Luftverbrauch zu senken, wodurch ein Höchstmaß an Effizienz erreicht wird. Wenn Sie sich für einen Vor-Ort-Stickstoffgenerator entscheiden, anstatt sich auf eine herkömmliche externe Versorgung zu verlassen, können Sie Ihre Kosten um bis zu 90 % senken: Die Amortisationszeit der Investition liegt in der Regel zwischen 6 und 24 Monaten.
TRANSPARENTE KOSTEN, SIE BENÖTIGEN NUR DRUCKLUFT
NITROGAS® LC Stickstoffgeneratoren machen den Transport und die Lagerung überflüssig und tragen so dazu bei, die Umweltauswirkungen der Verwendung von Stickstoff für industrielle Prozesse zu minimieren. Darüber hinaus können die Systeme zu einem sichereren Arbeitsumfeld beitragen, da sie die Sicherheitsrisiken beseitigen, die mit der externen Versorgung verbunden sind, wie z.B. Lagerung, Handhabung und Austausch schwerer Hochdruckflaschen.
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