چگونه اکسیژن PSA دقت برش را برای کارگاه های برش لیزری افزایش می دهد

کارگاه های برش لیزری برای دستیابی به نتایج خاص برش به گازهای فرآیند وابسته هستند. در میان گازهای مورد استفاده در لیزر فیبر و سیستم های لیزر CO2، اکسیژن با پشتیبانی از واکنش اکسیداسیون در ناحیه برش، نقش مستقیمی در برش فولاد کربنی دارد. این گاز نه تنها فلز مذاب را از پوسته جدا می کند، بلکه انرژی حرارتی بیشتری را در طول فرآیند برش به همراه دارد.

بسیاری از کارگاه‌های ساخت، اکسیژن را از طریق بسته‌های سیلندر یا سیستم‌های اکسیژن مایع حجیم دریافت می‌کنند. با این حال، افزایش حجم تولید، نوسان مصرف گاز، و افزایش هزینه‌های لجستیک، بسیاری از تأسیسات پردازش فلزات را به ارزیابی تولید اکسیژن در سایت با استفاده از فناوری PSA (جذب نوسان فشار) سوق داده است.

یک سیستم اکسیژن PSA اکسیژن را مستقیماً از هوای فشرده تولید می کند و یک منبع گاز مداوم را برای تجهیزات برش لیزری تأمین می کند. هنگامی که این سیستم به درستی با مخازن ذخیره اکسیژن، کمپرسورهای تقویت کننده و شبکه های خط لوله ادغام شود، می تواند شرایط برش پایدار را در طول شیفت های مختلف تولید پشتیبانی کند.

این مقاله بررسی می‌کند که چگونه تولید اکسیژن PSA بر دقت برش لیزری تأثیر می‌گذارد، این فناوری چگونه کار می‌کند و چگونه کارگاه‌های ساخت، سیستم‌های PSA را در عملیات برش ادغام می‌کنند.

درک نقش اکسیژن در برش لیزری

اکسیژن به عنوان یک گاز برش واکنشی عمل می کند

در برش لیزری فولاد کربنی، اکسیژن دو عملکرد همزمان را انجام می دهد.
ابتدا اکسیژن مواد مذاب را از قسمت برش خارج می کند.
دوم، اکسیژن با فولاد گرم شده واکنش شیمیایی می دهد.
واکنش اکسیداسیون گرمای اضافی تولید می کند:
Fe + O2 → FeO + گرما
این واکنش انرژی حرارتی را در منطقه برش افزایش می دهد و به حذف مواد کمک می کند. در نتیجه، برش با کمک اکسیژن معمولاً برش فولاد کربنی ضخیم‌تری را در مقایسه با برش با کمک نیتروژن- با استفاده از همان توان لیزر انجام می‌دهد.

فشار تامین اکسیژن معمولی بین:
· 0.3 بار
· 6 بار
بسته به:
· ضخامت مواد
· قدرت لیزر
· سرعت برش
· طراحی نازل

خلوص اکسیژن بر پایداری برش تأثیر می گذارد

فرآیند برش بستگی به حفظ غلظت اکسیژن ثابت دارد. هنگامی که خلوص اکسیژن کاهش می یابد، چندین تغییر فرآیند ممکن است رخ دهد:
· سرعت اکسیداسیون کندتر
· افزایش تشکیل سرباره
· سطوح برش زبرتر
· کاهش سرعت برش
· نفوذ ناقص

به عنوان مثال، برش فولاد کربن 12 میلی متری با 99.5 درصد اکسیژن ممکن است شرایط لبه متفاوتی را در مقایسه با غلظت اکسیژن کمتر ایجاد کند. بنابراین اپراتورهای کارگاه نظارت می کنند:
· خلوص اکسیژن
· نرخ جریان
· فشار تحویل
برای حفظ شرایط برش تکرارپذیر.

جریان گاز مستقیماً بر تشکیل کرف تأثیر می گذارد

نازل اکسیژن را به سمت ناحیه برش هدایت می کند. جریان گاز باید دو عمل را به طور همزمان انجام دهد:
1. از اکسیداسیون پشتیبانی کنید.
2. مواد مذاب را بردارید.
جریان ناکافی گاز ممکن است به فلز مذاب اجازه دهد تا در داخل قفسه جامد شود. فشار بیش از حد ممکن است حوضچه مذاب را مختل کند و کیفیت لبه را تحت تأثیر قرار دهد. اکسیژن رسانی پایدار به حفظ هندسه و پهنای لبه در سرتاسر دسته های تولیدی کمک می کند.

نحوه عملکرد تولید اکسیژن PSA

هوا به ماده خام تبدیل می شود

ژنراتورهای اکسیژن PSA اکسیژن را از هوای اتمسفر جدا می کنند. هوای اتمسفر تقریباً حاوی موارد زیر است:
· 78 درصد نیتروژن
· 21 درصد اکسیژن
· 1% آرگون و گازهای کمیاب
سیستم PSA به جای انتقال سیلندرهای اکسیژن به کارگاه، اکسیژن را از هوای اطراف استخراج می کند. این فرآیند نیروی الکتریکی و هوای فشرده را به یک منبع اکسیژن پیوسته تبدیل می کند.

اجزای اصلی یک سیستم اکسیژن PSA

یک ایستگاه تولید اکسیژن برش لیزری معمولاً شامل:

چگونه سیستم‌های PSA دو برج-تامین اکسیژن پایدار را حفظ می‌کنند

فرآیند جذب نیتروژن:هوای فشرده وارد مخزن جذب می شود. غربال مولکولی زئولیت به طور انتخابی مولکول های نیتروژن را جذب می کند. اکسیژن از بستر جذب عبور کرده و وارد مخزن ذخیره می شود. خلوص اکسیژن PSA معمولی برای کاربردهای صنعتی: · 90٪ · 93٪ · 95٪ بسته به ظرفیت تولید و نیازهای طراحی.

جابجایی مداوم بین برج ها:فرآیند PSA بر چرخه های جذب متناوب متکی است. در حالی که برج A نیتروژن را جذب می کند: · برج B بازسازی می شود. هنگامی که برج A به اشباع نزدیک می شود، کنترل کننده PLC دریچه ها را تغییر می دهد. سپس روند معکوس می شود. زمان‌های چرخه معمول از: · 45 ثانیه · 120 ثانیه بسته به طراحی سیستم متغیر است. این آرایش از وقفه در تولید اکسیژن جلوگیری می کند.

تثبیت فشار از طریق ذخیره سازی بافر:ماشین های برش لیزر زمانی بهترین عملکرد را دارند که شرایط تحویل گاز ثابت بماند. مخزن بافر اکسیژن نوسانات فشار ایجاد شده توسط سوئیچینگ برج جذب را جذب می کند. این تثبیت می کند: · فشار اکسیژن · سرعت جریان · تداوم عرضه قبل از ورود اکسیژن به سیستم برش.

چگونه اکسیژن PSA از دقت برش پشتیبانی می کند

در دسترس بودن ثابت اکسیژن در طول تولید

کارگاه هایی که چندین دستگاه لیزر را کار می کنند می توانند حجم زیادی از اکسیژن مصرف کنند. به عنوان مثال: کارگاهی که کار می کند: · سه لیزر فیبر 12 کیلوواتی · دو شیفت تولید ممکن است به طور مداوم در طول روز اکسیژن مصرف کند. یک سیستم PSA اکسیژن را در سایت-تولید می کند و گاز را مستقیماً به شبکه خط لوله کارگاه منتقل می کند. تولید مداوم وابستگی به برنامه های تعویض سیلندر را در طول عملیات برش فعال کاهش می دهد.

کاهش تغییرات فشار

بانک سیلندر به تدریج فشار خود را با مصرف اکسیژن از دست می دهد. اپراتورها اغلب بین گروه های سیلندر برای حفظ عرضه جابجا می شوند. انتقال فشار ممکن است بر شرایط تحویل گاز تأثیر بگذارد. یک سیستم PSA ترکیب شده با: · مخازن بافر · تنظیم کننده های فشار · تقویت کننده های اکسیژن پروفایل تحویل پایدارتری را حفظ می کند. فشار پایدار به حفظ عملکرد قابل تکرار نازل کمک می کند.

سازگاری دسته ای بهبود یافته و پشتیبانی خودکار

کارگاه های برش لیزری اغلب این موارد را پردازش می کنند: · قطعات فولادی سازه · اجزای تجهیزات کشاورزی · قطعات ماشین آلات ساختمانی · مجموعه های ورق فلز. دسته های تولید ممکن است شامل صدها یا هزاران جزء یکسان باشند. شرایط تامین اکسیژن پایدار به حفظ موارد زیر کمک می کند: · هندسه کرف مشابه · رفتار اکسیداسیون مشابه · ظاهر لبه مشابه در طول دوره های تولید.

امکانات ساخت مدرن اغلب شامل موارد زیر است: · سیستم های بارگیری CNC · حمل و نقل خودکار ورق · سیستم های تخلیه نوار نقاله. این سیستم ها به طور مداوم کار می کنند. وقفه های ناشی از تعویض سیلندر می تواند بر برنامه ریزی تولید تاثیر بگذارد. یک سیستم PSA در سایت، اکسیژن را مستقیماً به شبکه توزیع می‌رساند و وابستگی به مبادلات دستی سیلندر را کاهش می‌دهد.

کارخانه اکسیژن کانتینری PSA برای کارگاه های برش لیزری

کارخانه اکسیژن ظروف چیست؟

یک کارخانه اکسیژن کانتینری، کل سیستم تولید اکسیژن را در داخل یک ظرف استاندارد ISO نصب می کند. تجهیزات معمولی عبارتند از: · کمپرسور هوا · خشک کن هوا · فیلترها · ژنراتور اکسیژن PSA · مخزن ذخیره اکسیژن · کابینت کنترل. کانتینر به عنوان: · محفظه تجهیزات · ساختار حمل و نقل · سیستم حفاظت از محیط زیست.

مزایای تاسیسات ساخت و مونتاژ کارخانه

بسیاری از کارگاه های برش لیزری فضای داخلی محدودی دارند. نصب سیستم اکسیژن در داخل یک کانتینر به اپراتورها این امکان را می دهد که تجهیزات را قرار دهند: · در مجاورت کارگاه · پشت ساختمان های تولیدی · نزدیک مناطق خدماتی. این رویکرد تجهیزات تولید اکسیژن را از ماشین آلات تولید جدا می کند.

سیستم های کانتینری با اجزای{0} از پیش نصب شده وارد می شوند. نصب میدانی به طور کلی شامل: · آماده سازی فونداسیون · اتصال برق · اتصال خط لوله. این امر الزامات مونتاژ-سایت را کاهش می‌دهد. برای گسترش امکانات ساخت، سیستم‌های کانتینری استقرار زیرساخت‌های اکسیژن را ساده می‌کنند.

مقایسه اکسیژن PSA با سیستم های تامین سیلندر

منبع اکسیژن:سیستم های سیلندر به تامین کنندگان خارجی اکسیژن بستگی دارد. سیستم های PSA اکسیژن تولید می کنند: · هوای اتمسفر · نیروی الکتریکی. منبع اکسیژن تا زمانی که برق شهری و عملیات تجهیزات ادامه دارد در دسترس است.

الزامات لجستیک:تامین سیلندر به موارد زیر نیاز دارد: · برنامه ریزی تحویل · مدیریت موجودی · جابجایی سیلندر. سیستم های PSA تمرکز عملیاتی را به سمت زیر تغییر می دهند: · تعمیر و نگهداری کمپرسور · تعویض فیلتر · نظارت بر عملکرد.

گسترش کارگاه:هنگامی که مصرف اکسیژن افزایش می یابد، تقاضای سیلندر به نسبت افزایش می یابد. سیستم‌های PSA اغلب می‌توانند از طریق: · برج‌های جذب اضافی · کمپرسورهای بزرگتر · مخازن ذخیره اضافی بسته به نیاز تأسیسات گسترش یابند.

ملاحظات نصب و نگهداری

مواد خط لوله:شبکه های توزیع اکسیژن معمولاً از این موارد استفاده می کنند: · لوله های فولادی ضد زنگ · لوله های مسی اکسیژن{0} تمیز. مواد باید با سرویس اکسیژن سازگار باشد. اجزای آلوده به نفت هرگز نباید در خطوط لوله اکسیژن نصب شوند.

الزامات تهویه:کمپرسورها در حین کار گرما تولید می کنند. اتاق‌ها یا ظروف تجهیزات معمولاً شامل موارد زیر هستند: · دریچه‌های تهویه · فن‌های خروجی · نظارت بر دما برای حذف گرما از محفظه.

نظارت بر اکسیژن:کارگاه ها باید به طور مداوم نظارت کنند: · خلوص اکسیژن · فشار تحویل · نرخ جریان. دستگاه های نظارتی به اپراتورها کمک می کنند تا تغییرات عملکرد را قبل از تحت تاثیر قرار دادن کیفیت برش شناسایی کنند.

روال تعمیر و نگهداری:تعویض فیلتر قبل از رسیدن هوای فشرده به بسترهای غربال آلاینده ها را حذف می کند (فیلترهای مسدود شده کارایی سیستم را کاهش می دهند). روندهای غربال مولکولی عملکرد جذب از طریق سیاهههای مربوط به خلوص ارزیابی می شوند. در نهایت، شیرهای پنوماتیک، قطعات برقی و مهر و موم محرک را بررسی کنید تا از خطاهای نشتی سیکل جلوگیری کنید.

سوالات متداول

نتیجه گیری

دقت برش لیزری به حفظ شرایط برش پایدار از جمله خلوص اکسیژن، فشار و ثبات جریان بستگی دارد. سیستم‌های اکسیژن PSA مستقیماً از هوای فشرده با استفاده از فناوری جذب برج دوگانه، اکسیژن تولید می‌کنند و به طور مداوم گاز را به عملیات برش لیزری می‌رسانند. تولید اکسیژن PSA وقتی با مخازن ذخیره اکسیژن، کمپرسورهای تقویت کننده و سیستم های کنترل خودکار یکپارچه شود، می تواند از برنامه های تولید بدون وقفه و شرایط برش پایدار پشتیبانی کند. کارخانه‌های اکسیژن کانتینری با یکپارچه‌سازی کمپرسورها، تجهیزات فیلتراسیون، برج‌های جذب، مخازن ذخیره‌سازی و کنترل‌ها در یک محفظه قابل حمل، نصب را ساده‌تر می‌کنند. برای پروژه‌هایی که در{5}}تولید اکسیژن در سایت ارزیابی می‌شوند، مهندسان باید تقاضای اکسیژن، نرخ گردش سیلندر، فشار پر کردن، ظرفیت کمپرسور، اندازه برج جذب و فضای نصب موجود را قبل از انتخاب یک تولید اکسیژن PSA و پیکربندی سیستم پر کردن محاسبه کنند.