MegaLas, Nitrocut, Oxycut – gazy do ciecia laserowego
Transkrypt
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