MegaLas, Nitrocut, Oxycut – gazy do ciecia laserowego

MegaLas, Nitrocut, Oxycut – gazy do ciecia laserowego

MegaLas, Nitrocut,
Oxycut – gazy do ciecia
laserowego
Kompetencja skupiona na rzeczy
Technologia laserowa – sprawdzona w praktyce
Stale rosnąca potrzeba wzrostu wydajności,
wyższej efektywności kosztowej i jakości
wymaga nowych rozwiązań. Jedno z takich
rozwiązań, tj. technologia laserowa, stało się
niezbędne w wielu dziedzinach produkcji,
badań i medycyny. W tych obszarach liczba
zastosowań i rozwiązań technologicznych stale
rośnie. Wykorzystanie laserów do obróbki
materiału, zapewnia cały szereg korzyści
w stosunku do konwencjonalnych technik
wytwarzania: przydatność do różnorodnych
zastosowań i produktów, doskonałą jakość
i niezawodność oraz niskie koszty jednostkowe.
Jednym z kluczowych elementów na drodze
do optymalnego zastosowania technologii
laserowej jest przede wszystkim dobór gazów
rezonatorowych i procesowych. Poprzez
włączenie do oferty linii produktów MegaLas®,
Nitrocut®, Oxycut® Messer dostarcza wszystkie
gazy i mieszaniny gazowe wymagane do
skutecznej obróbki materiałów za pomocą
lasera.
obciążeniem cieplnym i niewielką liczbą
odkształceń.
Laser pozwala idealnie przecinać wiele rodzajów
materiału:
•
•
•
•
•
•
•
Stal
Aluminium
Metale nieżelazne
Drewno
Szkło
Tworzywa sztuczne
Wszystkie rodzaje tkanin
Obszary zastosowania obejmują wiele sektorów
przemysłu, w tym:
•
•
•
•
•
•
•
Przemysł motoryzacyjny
Przemysł lotniczy
Branżę metalową
Obróbkę blach
Przemysł stoczniowy
Przemysł tekstylny
Technologie medyczne
Przydatność do wielu zastosowań
W tych branżach gazy MegaLas®, Nitrocut®,
Oxycut® odgrywają ważną rolę w zakresie
podstawowych parametrów, takich jak jakość
i opłacalność.
Zakład świadczący usługi cięcia
Stent, ok. 1 mm średnicy
Cięcie laserowe charakteryzuje się dużą
precyzją, wysokimi prędkościami, niskim
Rodzaje laserów – nie wszystko dla jednego
Wymagania dotyczące wiązki lasera są tak
różnorodne jak zakres procesów i zastosowań
wykorzystujących laser jako narzędzie. Dostawcy
systemów laserowych odpowiadają na te
wymagania urządzeniami o różnej budowie i mocy.
Większość systemów można podzielić na trzy
główne grupy: lasery CO2, lasery diodowe oraz
lasery na ciele stałym – w zależności od czynnika,
który generuje światło laserowe.
Lasery CO2 – dominujące rozwiązania
Najpowszechniej stosowanym typem lasera
jest zdecydowanie laser CO2. Wiązka laserowa
jest zwykle wytwarzana przy użyciu gazu
trójskładnikowego o zawartości helu, azotu
i składnika, któremu system zawdzięcza nazwę,
czyli CO2. Długość fali świetlnej lasera CO2 wynosi
10,6 µm i jest ona niewidoczna dla oka ludzkiego.
Do jej kierowania i kształtowania wykorzystuje
się lustra i soczewki. Jedną ze stosowanych
konstrukcji jest szczególnie wydajny, laser CO2
o chłodzeniu dyfuzyjnym.
W zależności od konfiguracji urządzenia, gaz
laserowy jest wytwarzany z trzech komponentów
w zintegrowanym mieszalniku albo stosuje się
już gotową mieszankę (premix). Dzięki wysokiej
powtarzalności, druga z powyższych opcji
doskonale sprawdziła się w praktyce.
Linia produktów Megalas® zapewnia w tym
przypadku odpowiedni asortyment.
Dwutlenek węgla
4.5
Azot 5.0
Hel 4.6
lub
Mieszanina
gazów
laserowych
(premix)
Mieszalnik
gazu
laserowego
Energia
Gaz laserowy
Rezonator
Wiązka
laserowa
Laser CO2
Lasery diodowe – ekonomiczna alternatywa
Ten typ lasera oparty jest na diodach dużej
mocy. Laser diodowy osiąga swoją moc przez
połączenie wielu elementów elektronicznych
w jednym bloku. Ze względu na stosunkowo
niską jakość wiązki, lasery diodowe wysokiej
mocy nadają się w mniejszym zakresie do
cięcia, ale są one w zupełności wystarczające do
spawania, lutowania lub utwardzania.
Lasery na ciele stałym – pręt, dysk czy włókno?
Lasery na ciele stałym wykorzystują syntetyczne
domieszkowane kryształy YAG (YAG = granat
itrowo-aluminiowy). Poza stosowaną od dłuższego
czasu konstrukcją prętową, powszechnie
wykorzystywane są obecnie lasery dyskowe.
Pakiety
diod
Pręt laserowy
Wiązka
lasera
Laser prętowy
Dysk
Nd:YVO4
Wiązka
lasera
Laser dyskowy
Wiązka laserowa jest generowana bez konieczności
stosowania gazów rezonatorowych. Gazy, takie
jak mieszanki osłonowe, mają istotny wpływ na
proces spawania. Ze względu na małą długość fali
wynoszącą zaledwie 1,06 µm, światło lasera może
być przekazywane za pośrednictwem światłowodu.
Ułatwia to automatyzację, przykładowo za pomocą
robotów z ramionami przegubowymi.
Lasery światłowodowe, osiągające moce do
kilkunastu kilowatów, mają znacznie mniejszą
średnicę wiązki niż lasery CO2 lub Nd:YAG.
Właściwość ta pozwala na osiąganie wysokiej
precyzji podczas przecinania materiałów.
Lasery światłowodowe są także idealnym
rozwiązaniem dla prac mikrospawalniczych.
Obciążenie cieplne przy obróbce materiału za
pomocą takich laserów jest bardzo małe. Z tego
właśnie powodu źródła o dużej mocy są stosowane
przede wszystkim do spawania.
Światłowód
Pojedyncze diody
Pakiet
diod
Wiązka lasera
Laser diodowy
Dioda
Laser światłowodowy
Ciecie laserowe – trzy drogi do celu
Wszystkie procesy cięcia laserowego zasadniczo
należą do jednej z trzech kategorii: cięcie metodą
spalania, cięcie metodą stapiania oraz cięcie
metodą sublimacji.
Właściwy dobór procesu do zastosowania
zależy od materiału, wymogów jakościowych,
względów biznesowych i wykorzystywanego
do cięcia gazu.
Cięcie metodą spalania
Cięcie laserowe metodą spalania jest podobne do cięcia
płomieniowego (gazowo-tlenowego); materiał ogrzewa się do
temperatury zapłonu, a następnie spala się w strumieniu czystego
tlenu. Wymaga to zdatności materiału do cięcia tą metodą – jego
temperatura zapłonu musi być niższa od temperatury topienia.
Ma to miejsce w przypadku stali niestopowych i niskostopowych.
W przypadku stali wysokostopowych i metali nieżelaznych mamy
do czynienia z inną sytuacją. Tutaj cięcie metodą spalania jest
wprawdzie możliwe, ale ze względów jakościowych i ekonomicznych
nie jest zalecane.
Materiały zdatne do przecinania
Gaz tnący
Stal niestopowa i niskostopowa
Oxycut® (tlen 3.5)
Cięcie metodą stapiania
Materiały, które nie nadają się do cięcia metodą spalania są
przecinane metodą stapiania. W tym celu materiał ogrzewany jest
w wiązce lasera do temperatury topienia i usuwany ze szczeliny
cięcia przez strumień gazu pod wysokim ciśnieniem (do 22 bar).
Gazem stosowanym do cięcia jest zazwyczaj azot. W szczególnych
przypadkach stosuje się również argon. Ma to przykładowo miejsce
w przypadku tytanu, tantalu, cyrkonu i magnezu, ponieważ materiały
te tworzą wiązania chemiczne z azotem. Z powodów jakościowych
proces cięcia metodą stapiania może być również wykorzystywany
do cięcia stali niestopowych i niskostopowych. W ten sposób
uzyskuje się krawędzie cięcia bez tlenków, jednak prędkości cięcia są
wyraźnie niższe.
Materiały zdatne do przecinania
Gaz do cięcia
Stal CrNi, metale nieżelazne, szkło, tworzywa sztuczne
Nitrocut® (azot 5.0), argon
Cięcie metodą sublimacji
Materiały, dla których nie występuje temperatura topienia, takie jak
drewno, tworzywa sztuczne, kompozyty, plexi (PMMA), ceramika
lub papier są wycinane metodą sublimacji. W tym przypadku stan
skupienia materiału zmienia się z ciała stałego bezpośrednio w stan
gazowy. Strumień gazu tnącego utrzymuje cząsteczki i pary z dala
od układu optycznego.
Materiały zdatne do przecinania
Gaz tnący
Tworzywo sztuczne, papier, drewno, ceramika
Nitrocut® (azot 5.0), argon
Gazy i systemy zasilania – sprawdzone i odpowiednie do zastosowania
Gazy są niezbędne na różnych etapach procesu.
W zależności od urządzenia, pełnią one następujące
funkcje:
• Gazy stosowane jako gazy rezonatorowe
do generowania wiązki laserowej (laser CO2)
• Gaz tnący
• Przedmuch toru wiązki
Gazy laserowe: rezonatorowe i procesowe
Gazy rezonatorowe są konieczne do funkcjonowania
rezonatora. Gazy procesowe są podawane do
promienia laserowego w obszarze roboczym, np.
jako spawalniczy gaz osłonowy lub gaz tnący.
Obowiązują najwyższe standardy, gdzie czystość,
jakość i stabilność składu mieszaniny gazów
rezonatorowych do laserów CO2 ma swoje
uzasadnienie:
• Wilgoć zakłóca wzbudzenie i utrudnia
osiągnięcie pełnej wydajności pracy lasera
• Tworzenie cząsteczek kwasu może prowadzić
do uszkodzeń korozyjnych
• Cząstki pyłu mogą rozpraszać promień lasera,
i zakłócać proces
Wysoka czystość gazów i brak niepożądanych
zanieczyszczeń są absolutnie konieczne
do zapewnienia właściwej pracy lasera.
• Ślady wilgoci i węglowodorów mogą powodować
zakłócenia pracy urządzenia
• Węglowodory mogą powodować uszkodzenia
wrażliwych i drogich elementów optycznych
Lustro z odbiciem
całkowitym
Energia
Lustro częściowo
refleksyjne
Lustro załamujące wiązkę
Wiązka laserowa
Gaz rezonatorowy
(CO2 N2 He)
Cięcie laserowe: zasada działania
Przedmuch
gazem
Kierunek posuwu
(N2)
Gaz tnący
(O2 N2 or Ar)
Gazy i systemy zasilania – sprawdzone i odpowiednie do zastosowania
Gazy rezonatorowe
Jak już wspomniano wcześniej określenie
„gazy rezonatorowe” odnosi się do gazów
wykorzystywanych do generowania wiązki
światła laserowego. Gazy te są dostarczane
w postaci gotowej mieszanki lub ich
poszczególne komponenty są mieszane
w urządzeniu.
Także system zasilania gazem musi spełniać
najwyższe wymogi w zakresie zapewnienia
czystości.
Gaz
Czystość
CO2
4.5
N2
5.0
He
4.6
Większość materiałów nienadających się do cięcia
metodą spalania jest przecinanych z użyciem azotu
i metody stapiania. Zastosowanie gazu obojętnego,
jakim jest azot, pozwala na uzyskanie krawędzi
cięcia pozbawionych tlenków. Już niewielkie
zanieczyszczenie tlenem lub wilgocią powoduje
przebarwienia na powierzchni krawędzi cięcia.
Nitrocut® zapewnia wysoką jakość krawędzi.
Tytan, tantal i magnez to przykłady materiałów,
które wchodzą w reakcję chemiczną z azotem. Aby
spawać te materiały bez konieczności wykonywania
dodatkowej obróbki, takiej jak frezowanie,
szlifowanie lub wytrawianie, podczas ich cięcia zaleca
się stosowanie argonu.
Prędkość cięcia m/min
Tlen techniczny
Skład mieszaniny gazowej zależy od typu źrodła
laserowego. Dokładny skład jest określany przez
producenta. Zmiana proporcji mieszanki może
zakłócać działanie lub spowodować uszkodzenie
rezonatora.
Grubość blachy 2,5 mm
Gazy procesowe (gazy tnące)
Gazy tnące są dobierane w zależności od
materiału przeznaczonego do cięcia. Materiały,
które nadają się do cięcia metodą spalania są
przecinane czystym tlenem. W tym przypadku
czystość gazu może mieć duży wpływ na
szybkość cięcia. Po zastosowaniu Oxycut®
o wysokiej czystości, prędkość cięcia można
zwiększyć do 20% – w zależności od grubości
materiału.
Oxycut
Grubość blachy 6 mm
Jakość tlenu
Dostawy gazu
W zależności od zapotrzebowania i zastosowania,
Messer oferuje różne, sprawdzone w praktyce,
systemy dostaw. Mniejsze ilości, jak w przypadku
dostaw gazów rezonatorowych, są dostarczane
w pojedynczych butlach stalowych.
Przykład:
2.5 ∧ 99,5 %
3.5 ∧ 99,95 %
4.6 ∧ 99,996 %
5.0 ∧ 99,9990 %
Optymalnym materiałem do wykonania stałej
części instalacji zasilającej są rury z miedzi lub
stali nierdzewnej. Stosowanie elastycznych węży
zawsze wiąże się z ryzykiem dyfundowania do
ich wnętrza azotu, tlenu, a zwłaszcza wilgoci.
Ten problem może zostać zminimalizowany przez
zastosowanie specjalnych materiałów.
Bezpieczeństwo – bez kompromisów
Powszechnie stosuje się butle 10-litrowe (F10)
lub 50-litrowe (F50). Tlen lub azot tnący jest
dostarczany w większych ilościach, w wiązkach
butli lub jako gaz ciekły cysterną drogową do
zbiorników magazynowych.
Gaz tnący
Ciśnienie (bar)
Ilość (m³/h)
Oxycut
1-5
2-8
8-22
20-120
®
Nitrocut
®
Instalacja
Urządzenia stosowane do obróbki laserowej
materiałów wymagają uwzględnienia wielu
szczególnych aspektów bezpieczeństwa pracy,
które są typowe dla procesów prowadzonych
z zastosowaniem technologii laserowej.
Po pierwsze należy się skupić na samej wiązce
laserowej: związane z nią potencjalne zagrożenia
różnią się w zależności od rodzaju lasera, a więc
odmienne będą także stosowane środki ochrony.
Ponadto emisje generowane podczas spawania
i cięcia muszą być odpowiednio odessane
i filtrowane. Dla zapewnienia bezpiecznego
korzystania z systemów laserowych oraz
urządzeń pomocniczych należy przestrzegać
obowiązujących wytycznych i przepisów.
Dla zapewnienia optymalnego zasilania, gazy
muszą być przesyłane do miejsca przeznaczenia
w postaci niezanieczyszczonej. Stwarza to
konieczność właściwej instalacji sprzętu,
odpowiedniego doboru armatury gazowej
oraz dostaw gazu dobranych do zastosowania
i wymaganej czystości. Opcjonalna instalacja
filtra cząsteczkowego zapewnia dodatkowe
zabezpieczenie. Układ zasilania rezonatora w gazy
wymaga również bardzo wysokiej czystości,
zarówno gazów rezonatorowych, jak i rur oraz
węży stosowanych jako przewody zasilające.
Stopień czystości gazów podaje się
w procentach, do kilku miejsc po przecinku.
W celu uproszczenia znakowania opracowano
międzynarodowy system indeksów. Zapisywane
są one jako cyfra, kropka i druga cyfra.
Pierwsza cyfra oznacza liczbę dziewiątek, a cyfra
po prawej stronie kropki oznacza ostatnią cyfrę
wartości całkowitej.
Dla niewielkich oraz średnich zużyć, Messer oferuje
dostawy gazów do cięcia laserowego w wiązkach
butlowych takich jak MegaPack
Doradztwo, dostawy, serwis techniczny
Centra technologiczne:
Dzień dobry!
Gases for Life
Na tym zdjęciu kryją
się cztery Gases for Life.
I jedno dziecko.
Krefeld
O2
Dällikon
Budapeszt
CO2
Centra technologiczne – źródła innowacji
Rozwój nowoczesnych technologii w zakresie
cięcia, spawania i metod pokrewnych
wspierają centra kompetencyjne Grupy Messer
zlokalizowane
CO2 w Niemczech, Szwajcarii, na
Węgrzech i w Chinach. Ośrodki te oferują idealne
warunki sprzyjające powstawaniu innowacyjnych
technologii jak również przeprowadzanie
prezentacji oraz szkoleń.
O3
N2
Oferta gazów – bogata
N2 i przejrzysta
CO2
Messer poza standardową ofertą proponuje
szerokie spektrum gazów i ich mieszanin
optymalnie dobranych do każdego z zastosowań.
Przejrzyste nazewnictwo naszych produktów
odnoszące się do ich przeznaczenia pozwala na
elastyczne dostosowywanie naszej oferty zgodnie
z aktualnymi potrzebami rynkowymi.
Doradztwo specjalistów – zawsze
na miejscu i we właściwym czasie
W przypadkach szczególnych aplikacji specjaliści
Messer mogą zademonstrować, w jaki sposób
zoptymalizować oraz podnieść wydajność
procesów technologicznych. Nasi doradcy
aktywnie poszukują rozwiązań bieżących
problemów oraz pomagają udoskonalać procesy
produkcyjne.
Aktualna kampania reklamowa firmy
Messer zwraca uwagę na korzyści
płynące z zastosowania gazów technicznych w życiu codziennym. Grafika
„Śniadanie” ilustruje zastosowanie azotu
(N2) chociażby do uzyskania drobno
mielonych przypraw lub do optymalnego
zapakowania sera. Dwutlenku węgla
(CO2), używa się do nawożenia warzyw,
schładzania ciasta czy produkcji kawy
bezkofeinowej, a także, oczywiście, do
nasycania napojów gazowanych. Tlen
(O2) stosuje się do produkcji szkła,
a ozon (O3) pomaga wybielać papier
w sposób przyjazny dla środowiska.
Szanghaj
Dalsze informacje dostępne są na
stronach internetowych:
Analiza kosztów
– szybka i korzystna
www.messergroup.com
Państwa sukces jest równocześnie
CO2
www.specialtygases.de
naszym, dlatego zapraszamy do weryfikacji
funkcjonujących procesów technologicznych.
Wskażemy możliwościSprawdź
ich optymalizacji
oraz
także:
służymy pomocą przy ich
doskonalaniu,
aby
GasesforLife.de
osiągnąć oczekiwane korzyści.
Dołącz do społeczności
GaseWiki
Szkolenia – zawsze na bieżąco
na bieżąco
informacje
Prowadzimy szkolenia zŚledź
zakresu
zastosowania
z firmy
Messer
na Facebooku
gazów w każdym procesie.
Nasze
prezentacje
pokazują, jak w sposóbNajświeższe
bezpiecznywiadomości
obchodzić się
z firmy
z gazami technicznymi.Messer
W zakres
szkoleń
wchodzi
także
na Twitterze
również zaznajomienie się z bezpiecznymi
Profiloraz
firmytransportu
metodami magazynowania
na Xing
niewielkich ilości gazów. W ramach szkolenia
przekażemy Państwu materiały informacyjne.
Niniejsza broszura jest również dostępna
w formacie pdf na stronie:
www.messer.pl
Good for you and for the environment
Tworząc tę ulotkę zadbaliśmy nie tylko o ciekawe informacje, ale także o środowisko naturalne.
Broszura wydrukowana jest na papierze pochodzącym w 100% z recyklingu. Uprzejmie
prosimy, aby wszystkie ulotki, które nie są już potrzebne, utylizować jako surowiec wtórny.
Messer Polska Sp. z.o.o.
ul. Maciejkowicka 30
41-503 Chorzów
tel. +48 32 77 26 000
z o.o.
fax Messer
+48 32Polska
77 26Sp.
115
ul. Maciejkowicka 30
[email protected]
41-503 Chorzów
www.messer.pl
Tel. +48 32 77 26 000
Fax +48 32 77 26 115
[email protected]
www.messer.pl