CIĘCIE LASEROWE

Generator azotu do cięcia laserowego: czystość, ciśnienie i wydajność

Na maszynie tnącej azotem gaz to największy koszt zmienny, a zarazem jedyny, którego przed zakupem generatora nikt nie przelicza. NITROBERG® wytwarza ten azot u Państwa na miejscu, ze sprężonego powietrza, w czystości od 97 % do 99,999 %. Wyjaśniamy tu, czego Państwa cięcie naprawdę wymaga pod względem czystości, ciśnienia i wydajności, żeby dobrać generator azotu do cięcia laserowego pod konkretne detale, a nie pod kartę katalogową.

od 99,9 % do 99,999 %Czystość dobrana do cięcia
do 1 709,1 Nm³/hWydajność azotu w całej serii NITROBERG®
od 55 do 78 dB(A)Poziom hałasu w całej serii
PED 2014/68/UEOcena zgodności, jednostka notyfikowana NB 2912
Prosimy przesłać asortyment ciętych materiałów i godziny pracy maszyn, a przygotujemy propozycję doboru
Wysoka czystość N₂Do 99,999 % w punkcie poboru
Redukcja kosztówPrzewidywalne kWh OPEX
Made in GermanyKonstrukcja i produkcja
Globalna sieć serwisowaSieć BERG Kompressoren

Co musi zapewnić generator azotu przy cięciu laserowym

Cięcie azotem to cięcie przez topienie. Wiązka topi materiał, a gaz pomocniczy wydmuchuje stopiony metal ze szczeliny cięcia. Tlen wchodziłby w reakcję i dopalał materiał, co jest szybsze i tańsze, ale zostawia na krawędzi warstwę tlenków. Azot nie reaguje. Krawędź wychodzi czysta i jasna, gotowa do spawania lub malowania bez dodatkowej obróbki, a strumień gazu chłodzi strefę cięcia, co chroni cienką blachę przed odkształceniem.

Płaci się za to gazem. Ponieważ stopiony materiał jest usuwany mechanicznie, a nie wypalany, cięcie azotem wymaga jednocześnie wydajności i ciśnienia. Laser światłowodowy (fiber) o mocy 6 kW przy pełnej prędkości cięcia pobiera od 40 do 60 Nm³/h. Po pomnożeniu tego przez godziny pracy maszyny wynik przestaje być szczegółem technicznym: na maszynie tnącej azotem gaz pomocniczy jest zwykle największą pozycją zmienną w stawce godzinowej.

Dlatego właściwe pytanie nie brzmi, który generator ma najwyższą liczbę w karcie katalogowej, tylko ile gazu naprawdę potrzebują Państwa detale, przy jakiej czystości i przy jakim ciśnieniu. Generator PSA pozyskuje ten gaz ze sprężonego powietrza: przepuszcza je przez węglowe sito molekularne (CMS), które wiąże tlen i wilgoć znacznie szybciej niż azot. Instalacja pracuje na dwóch złożach: kiedy jedno produkuje azot, drugie się regeneruje. Strona o generatorze azotu PSA opisuje ten proces, a artykuł o węglowym sicie molekularnym wyjaśnia, dlaczego to właśnie sito decyduje o tym, co instalacja może osiągnąć.

Generatory azotu dla cięcia laserowego

Jakiej czystości azotu naprawdę wymaga cięcie laserowe

Czystość to parametr, przy którym instalacje laserowe najczęściej są przewymiarowane. Poniższa tabela podaje klasy stosowane zwykle w praktyce. Prosimy porównać je z własnymi parametrami cięcia i wymaganą jakością krawędzi, ponieważ przesuwają się one wraz z materiałem, grubością blachy i tym, co dzieje się z detalem później.

Materiał i wymagana jakość krawędziTypowa klasaDlaczego
Stal konstrukcyjna (czarna) cięta azotem99,9 %Jasna krawędź cięcia bez warstwy tlenków
Stal nierdzewna, cienka blacha99,9 %Standardowe cięcie azotem
Stal nierdzewna, krawędź widoczna lub gotowa do spawania99,95 %Tlen resztkowy zaczyna przebarwiać krawędź
Stal nierdzewna, duże grubości99,95 % i wyżejDłuższy czas przebywania stopionego metalu w szczelinie
Aluminium99,95 %Warstwa tlenków tworzy się bardzo łatwo
Detale precyzyjne, gdzie dodatkowa obróbka jest wykluczona99,999 %Przypadek szczególny, nie reguła

Poniżej tych klas pogorszenie następuje stopniowo, a nie nagle. Tlen resztkowy reaguje ze stopionym metalem na ściance szczeliny, a pierwsze, co widać, to przebarwienie powierzchni cięcia, od słomkowego po niebieskie. Potem pojawia się cienka warstwa tlenków, którą trzeba usunąć przed malowaniem lub spawaniem, przez co wykończenie krawędzi znów wymaga osobnej operacji. Przy dużych grubościach efekt się nasila, bo stopiony metal dłużej zostaje w szczelinie i ma więcej czasu na reakcję.

Praktyczny zakres dla cięcia laserowego mieści się więc między 99,9 % a 99,95 %. Wyższe klasy mają dobre uzasadnienie w innych zastosowaniach, czasem także tutaj, ale są wyjątkiem, a nie wartością, od której należy zaczynać dobór.

Ile kosztuje wyższa czystość w sprężonym powietrzu

Każda wielkość NITROBERG® zużywa na metr sześcienny azotu określoną ilość sprężonego powietrza. Ta proporcja, czyli współczynnik zużycia sprężonego powietrza, jest identyczna w całej serii i zależy wyłącznie od ustawionej czystości.

Czystość97 %98 %99 %99,5 %99,9 %99,99 %99,995 %99,999 %
Współczynnik powietrza2,32,32,62,93,44,65,26,4

Prosimy podstawić własne liczby. Zakład, który potrzebuje 50 Nm³/h azotu, przy 99,9 % pobiera około 170 Nm³/h sprężonego powietrza. Jeśli w zapytaniu pojawi się zamiast tego 99,999 %, tych samych 50 Nm³/h wymaga już około 320 Nm³/h sprężonego powietrza. To niemal dwa razy większa sprężarka, dwa razy większy rachunek za prąd i dwa razy większa sprężarkownia, a wszystko to dla jakości gazu, której cięcie i tak nie wykorzysta.

To najdroższa decyzja w całym projekcie, a zapada nie przy maszynie, tylko na formularzu zapytania. Dziesięć minut spędzonych nad własnymi parametrami cięcia zwraca się, zanim ktokolwiek wyceni sprzęt.

Jakie ciśnienie daje generator azotu do lasera i kiedy potrzebny jest doprężacz

Ciśnienie azotu na dyszy przy stali nierdzewnej wynosi zwykle od 8 do 14 bar. Przy dużych grubościach i mocnych laserach światłowodowych dochodzi do 20 bar, a gdy grubą stal konstrukcyjną tnie się azotem zamiast tlenem, sięga od 22 do 30 bar.

Sam stopień PSA takiego ciśnienia nie wytworzy, i dotyczy to każdego producenta. NITROBERG® pracuje z ciśnieniem roboczym 10 bar przy sprężonym powietrzu 7 bar(g) na wejściu. W całej branży standardowe generatory azotu PSA i membranowe osiągają maksymalnie około 14 bar. Wszystko powyżej pochodzi z doprężacza azotu, zwanego też boosterem. Kiedy dostawca podaje w ofercie 30 bar na głowicy tnącej, zapewnia je właśnie doprężacz.

Różnica polega na tym, skąd ten doprężacz pochodzi. Berg buduje generator, a BERG Group produkuje również sprężarki, urządzenia do uzdatniania sprężonego powietrza i doprężacze wysokociśnieniowe, w tym przystosowaną do azotu serię KOMPBERG® sięgającą 350 bar. Stacja sprężarek, uzdatnianie, osuszacz, generator, zbiornik i doprężacz pochodzą więc z jednej grupy, a nie od czterech dostawców. W praktyce generator azotu do lasera i stopień doprężania są dobierane razem, a Państwo mają jedną gwarancję, jednego rozmówcę i jednego partnera, który policzył cały ciąg, zamiast czterech dostawców, z których każdy wskazuje na sąsiedni element instalacji.

Generator azotu: praca na bieżąco czy ze zbiornika buforowego?

Zanim ktokolwiek wybierze model, to właśnie ta decyzja ustala wielkość całej instalacji. I to właśnie ją najczęściej się pomija.

Praca na bieżąco

Generator produkuje w czasie, gdy laser tnie. Zarówno generator, jak i sprężarka muszą pokryć szczyt, więc obydwa dobiera się pod najbardziej obciążony moment dnia. To rozsądna droga, gdy laser pracuje dłużej niż mniej więcej dwanaście godzin dziennie albo gdy roczne zużycie przekracza mniej więcej 100 000 Nm³.

Praca ze zbiornika

Generator pracuje także wtedy, gdy laser stoi, i napełnia zbiornik, z którego maszyna pobiera gaz. Szczyty pokrywa bufor, a nie generator, dzięki czemu i generator, i sprężarka mogą być zauważalnie mniejsze. To pasuje do zakładów tnących krócej niż mniej więcej dwanaście godzin dziennie, czyli do większości zakładów pracujących na jedną zmianę.

Progi są wartościami orientacyjnymi, a nie obietnicą, i przesuwają się zależnie od tego, jak równomiernie cięcie rozkłada się w ciągu dnia. Ważne jest, żeby to pytanie w ogóle padło. Dwa zakłady z tym samym laserem i tym samym zużyciem rocznym mogą skończyć z zupełnie różnymi instalacjami, a różnica leży w inwestycji, nie w cięciu.

Jak dobrać generator azotu do cięcia laserowego

1

Ustalić wydajność szczytową

Wynika ona ze średnicy dyszy, ciśnienia azotu na dyszy i materiału; liczymy ją dla każdej maszyny osobno. Przy więcej niż jednym laserze należy przyjąć realny współczynnik jednoczesności zamiast sumy wszystkich maszyn. Dodawanie szczytów każdej maszyny to najczęstsza droga do przewymiarowanej instalacji, bo dwa lasery rzadko tną gruby materiał przy pełnym ciśnieniu w tym samym momencie.

2

Ustalić czystość według wymaganej jakości krawędzi

Nie według najwyższej dostępnej klasy. Powyższa tabela jest punktem wyjścia, a potwierdzeniem są własne parametry cięcia.

3

Rozstrzygnąć, czy praca na bieżąco, czy ze zbiornika

Decydują godziny cięcia na dobę, a decyzja zmienia wielkość generatora, zanim jeszcze zostanie wybrany model.

4

Sprawdzić sprężone powietrze

Wydajność razy współczynnik powietrza daje zapotrzebowanie. Jakość liczy się tu tak samo jak ilość i to o niej najczęściej się zapomina: pozostałości oleju i wilgoć resztkowa skracają żywotność węglowego sita molekularnego, przez co zbyt mały osuszacz kosztuje w ciągu pięciu lat więcej niż nieco za mała sprężarka. NITROBERG® wymaga sprężonego powietrza zgodnego z ISO 8573-1:2010 klasa 1.4.1 przy 7 bar(g).

Potrzebujesz wymiarowania dla swojej aplikacji?

Prześlij nam profil zużycia i dane operacyjne. Nasz zespół inżynierski dobierze odpowiedni generator.

Wielkości NITROBERG® do cięcia laserowego

Poniższe wielkości obejmują zakres, w który wpisuje się większość instalacji laserowych. Wydajność azotu podano dla trzech klas, które mają tu znaczenie, a obok podano sprężone powietrze potrzebne przy 99,9 %.

ModelN₂ przy 99,9 %N₂ przy 99,99 %N₂ przy 99,999 %Sprężone powietrze przy 99,9 %
NITROBERG® 100034,4 Nm³/h18,5 Nm³/h10,1 Nm³/h117,1 Nm³/h
NITROBERG® 110045,1 Nm³/h24,2 Nm³/h13,2 Nm³/h153,3 Nm³/h
NITROBERG® 120055,8 Nm³/h29,9 Nm³/h16,3 Nm³/h189,6 Nm³/h
NITROBERG® 130078,7 Nm³/h42,2 Nm³/h23,0 Nm³/h267,6 Nm³/h
NITROBERG® 1400109,9 Nm³/h59,0 Nm³/h32,2 Nm³/h373,6 Nm³/h

Pojedynczy laser światłowodowy o mocy 6 kW i poborze od 40 do 60 Nm³/h przy 99,9 % mieści się między wielkością 1100 a 1200. Druga maszyna albo grubszy materiał przesuwa dobór w górę, a praca ze zbiornika zamiast na bieżąco w dół. Seria na tym się nie kończy i sięga 1 709,1 Nm³/h dla zakładów z halą pełną maszyn.

Tam, gdzie na miejscu nie ma odpowiedniego sprężonego powietrza, generator azotu do lasera planuje się jako kompletną instalację, a nie jako pojedynczą maszynę: stacja sprężarek, uzdatnianie sprężonego powietrza, bufor, generator, zbiornik azotu i stacja doprężania, zaprojektowane jako jeden ciąg. Kompletna instalacja azotowa obejmuje gotowe do podłączenia konfiguracje plug and play w dolnej części serii, a powyżej tych wielkości ten sam ciąg składa się jako projekt. Urządzenia ciśnieniowe NITROBERG® objęte zakresem dyrektywy ciśnieniowej 2014/68/UE przechodzą ocenę zgodności w ramach certyfikowanego zakresu. Projektowanie i produkcja są Made in Germany.

Azot wytwarzany na miejscu a zbiorniki i butle

Azot do cięcia laserowego można kupować w butlach, pobierać ze zbiornika ciekłego azotu albo wytwarzać u siebie. Przy ciśnieniach potrzebnych do cięcia pojedyncza butla starcza na minuty, a nie na zmiany, przez co butle nadają się do detalu próbnego, a nie do zasilania produkcji. Zbiornik ciekłego azotu rozwiązuje ten problem i zapewnia zarówno czystość, jak i wydajność szczytową. Nie rozwiązuje natomiast tego, że licznik bije niezależnie od tego, czy Państwo tną, czy nie: czynsz dzierżawny biegnie także w spokojnych tygodniach, azot odparowuje również w nocy, umowy zawierają klauzule waloryzacyjne, a harmonogram dostaw, którego Państwo nie ustalają, decyduje o tym, kiedy zbiornik jest pełny.

Wytwarzanie na miejscu zamienia to wszystko na inwestycję i rachunek za prąd, który da się wpisać w stawkę godzinową. W porównaniu z zakupem gazu skroplonego generator PSA firmy Berg zwraca się zwykle w ciągu dwóch do trzech lat.

Czystość, którą Państwo ustawiają

Generator ustawia się na klasę, której potrzebują Państwa detale, a nie na najwyższą z karty katalogowej. To jedno ustawienie decyduje o wielkości sprężarki stojącej za nim, a właśnie tam powstają koszty eksploatacji.

Standardowe części eksploatacyjne

Filtry i materiały eksploatacyjne to elementy standardowe, dostępne na wolnym rynku. Po zakupie nikt nie zmusza Państwa do kupowania części wyłącznie u producenta, a to pytanie warto zadać każdemu dostawcy, którego Państwo porównują: skąd pochodzą jego filtry?

Cały ciąg z jednej grupy

Generator NITROBERG®, sprężarki i doprężacze KOMPBERG®, uzdatnianie sprężonego powietrza, osuszacz i zbiornik powstają w ramach BERG Group. Jedna gwarancja i jeden partner odpowiedzialny za cały ciąg, zamiast czterech dostawców stykających się na granicy zakresu.

Bezpośredni dostęp do biura konstrukcyjnego

Pytania o dobór trafiają do ludzi, którzy projektują te instalacje, a nie do call center. Gwarancja wynosi trzy lata w standardzie i do pięciu lat przy umowie serwisowej.

FAQ: generatory azotu do cięcia laserowego

Potrzebujesz wymiarowania dla swojej aplikacji.

Prześlij nam dane aplikacji: wydajność, czystość, profil pracy. Wracamy z propozycją doboru i indywidualną wyceną.

Prosimy o zapytanie ofertowe dotyczące zasilania Państwa laserów w gaz