หากคุณมีเครื่องตัดเลเซอร์ไฟเบอร์ แก๊สที่คุณใช้สำคัญกว่าที่คนส่วนใหญ่คิด เลือกผิดและคุณกำลังเผาเงินในทุกเมตรที่คุณตัด เลือกถูกและคุณประหยัดเงินหลายพันดอลลาร์ต่อปีพร้อมขอบตัดที่ดีกว่า

ผมทำงานกับระบบตัดเลเซอร์มาหลายปีแล้ว และสิ่งหนึ่งที่ยังเห็นโรงงานทำผิดคือการเลือกแก๊สช่วย พวกเขา要么ใช้ตามที่ซัพพลายเออร์แนะนำ หรือ要么ใช้แก๊สชนิดเดียวสำหรับทุกอย่าง ทั้งสองวิธีไม่ได้ผลดี นี่คือสิ่งที่ผมได้เรียนรู้

แก๊สช่วยแต่ละชนิดทำหน้าที่อะไร

ก่อนที่เราจะเข้าสู่ตัวเลข นี่คือภาพรวมสั้นๆ ว่าแก๊สแต่ละชนิดทำงานอย่างไรระหว่างการตัด

ออกซิเจน (O₂)

ออกซิเจนช่วยเร่งปฏิกิริยาคายความร้อน เลเซอร์ให้ความร้อนแก่โลหะ ออกซิเจนจุดติดไฟ และความร้อนพิเศษนี้ช่วยให้คุณตัดวัสดุหนาขึ้นด้วยกำลังไฟที่น้อยลง คุณได้ความเร็วตัดที่เร็วขึ้นบนเหล็กกล้าคาร์บอนแต่ขอบจะเกิดออกซิเดชัน — เปลี่ยนเป็นสีเข้ม บางครั้งหยาบ ชั้นออกไซด์อาจเป็นปัญหาได้หากคุณต้องเชื่อมหลังการตัด

ไนโตรเจน (N₂)

ไนโตรเจนเป็นแก๊สเฉื่อย มันขับไล่ออกซิเจนออกจากบริเวณตัด ดังนั้นขอบจึงสะอาดและสว่าง — ไม่เกิดออกซิเดชันเลย นั่นคือเหตุผลที่สแตนเลสและอะลูมิเนียมมักใช้ไนโตรเจนเสมอ ข้อเสีย: ไนโตรเจนมีต้นทุนต่อลูกบาศก์เมตรสูงกว่าออกซิเจนหรืออากาศอัด

อากาศอัด

อากาศอัดส่วนใหญ่เป็นไนโตรเจน — ประมาณ 78% — ผสมกับออกซิเจน 21% บวกกับไอน้ำและน้ำมันเล็กน้อยหากคุณไม่ได้กรอง มันเป็นตัวเลือกที่ถูกที่สุด คุณภาพขอบอยู่ระหว่างออกซิเจนและไนโตรเจน ออกซิเดชันเล็กน้อย ไม่สว่างสมบูรณ์แบบ แต่ก็ดีพอสำหรับงานหลายอย่างที่มองไม่เห็นขอบ

ต้นทุนต่อเมตร: ตัวเลขจริง

นี่คือจุดที่การคำนวณน่าสนใจ ผมรวบรวมประมาณการเหล่านี้จากราคาแก๊สอุตสาหกรรมทั่วไปและอัตราการใช้สำหรับเลเซอร์ไฟเบอร์ 6kW ที่ตัดสแตนเลส 3mm:

ประเภทแก๊ส แรงดัน (bar) อัตราการไหล (m³/h) ต้นทุนต่อ m³ ต้นทุนต่อชั่วโมง ต้นทุนต่อเมตร*
ไนโตรเจน (ถัง) 12–18 15–25 ~$0.30 $4.50–$7.50 $0.038
ไนโตรเจน (เหลวเทกอง) 12–18 15–25 ~$0.05 $0.75–$1.25 $0.006
ออกซิเจน (ถัง) 3–6 5–10 ~$0.12 $0.60–$1.20 $0.005
อากาศอัด (ในสถานที่) 6–10 10–18 ~$0.01 $0.10–$0.18 $0.001

* อิงจากสแตนเลส 3mm ที่ 6kW ความเร็วตัด ~200 ม./นาที ราคาแตกต่างกันไปตามภูมิภาคและซัพพลายเออร์ ราคา N₂ ถังจากผู้จัดจำหน่ายแก๊สอุตสาหกรรม ราคา N₂ เหลวเทกองจากอัตราที่เผยแพร่ของ Praxair/Linde ต้นทุนอากาศอัดเป็นค่าไฟฟ้าเท่านั้น

นี่คือสิ่งที่หลายคนพลาด การซื้อไนโตรเจนในถังมีราคาแพงกว่าแบบเหลวเทกองประมาณ 6 เท่า หกเท่า โรงงานที่เปลี่ยนมาใช้ถังเทกองมักจะคืนทุนภายใน 18 เดือน

อากาศอัดแทบจะฟรีเมื่อเทียบกัน — ประมาณ $0.10–$0.18 ต่อชั่วโมงเป็นค่าไฟ แต่คุณต้องคำนึงถึงต้นทุนเครื่องอัดอากาศและเครื่องอบแห้ง เครื่องอัดอากาศแบบสกรูที่ดีกับเครื่องอบแห้งแบบทำความเย็นมีราคา $5,000–$12,000 ขึ้นอยู่กับกำลัง

การเลือกแก๊สตามวัสดุ

ตารางนี้บอกคุณว่าควรใช้แก๊สชนิดใด ขึ้นอยู่กับสิ่งที่คุณกำลังตัด:

วัสดุ ความหนา แก๊สแนะนำ คุณภาพขอบ แก๊สสำรอง
เหล็กกล้าคาร์บอน 1–6mm ออกซิเจน ดี มีออกซิเดชันที่ขอบ อากาศอัด (บาง)
เหล็กกล้าคาร์บอน 6–25mm ออกซิเจน พอใช้ ออกไซด์หนัก
สแตนเลสสตีล 1–3mm ไนโตรเจน ยอดเยี่ยม ขอบสว่าง อากาศอัด (ไม่สำคัญ)
สแตนเลสสตีล 3–8mm ไนโตรเจน ดี มีรอยเส้นเล็กน้อย
อะลูมิเนียม 1–6mm ไนโตรเจน ดี สว่าง อากาศอัด (บาง)
ทองแดง / ทองเหลือง 1–3mm ไนโตรเจน ดี

สิ่งหนึ่งที่หลายคนมองข้าม: อากาศอัดทำงานได้ดีอย่างน่าประหลาดใจสำหรับสแตนเลสบาง (ต่ำกว่า 2mm) และเหล็กกล้าคาร์บอนบาง (ต่ำกว่า 3mm) ขอบจะไม่สะอาดเท่าไนโตรเจน แต่ถ้าชิ้นส่วนนั้นจะถูกเชื่อมหรือพ่นสี ใครจะสน? นั่นคือจุดประหยัดส่วนใหญ่

วิธีเลือกวิธีการจ่ายแก๊สที่เหมาะสม

วิธีการจ่ายแก๊สของคุณสำคัญเกือบเท่ากับตัวแก๊สเอง นี่คือการเปรียบเทียบตัวเลือก:

ถัง (ขวด)

ดีที่สุดสำหรับโรงงานปริมาณน้อยหรือโรงงานที่ตัดน้อยกว่า 20 ชั่วโมงต่อสัปดาห์ ไนโตรเจนแบบถังมักมีราคา $0.25–$0.35 ต่อ m³ คุณจ่ายเพื่อความสะดวก ข้อเสีย: คุณต้องเปลี่ยนถังบ่อยๆ ในปริมาณมาก และต้นทุนต่อหน่วยสูง

ถังเหลวเทกอง

ดีที่สุดสำหรับโรงงานที่ทำงาน 40+ ชั่วโมงต่อสัปดาห์ ไนโตรเจนเหลวที่ส่งในถังเทกองลดต้นทุนเหลือ约 $0.04–$0.06 ต่อ m³ นั่นคือการลดลง 80% จากราคาถัง คุณต้องมีพื้นที่สำหรับถัง (ปกติ 1,000–3,000 ลิตร) และซัพพลายเออร์ติดตั้งฟรีหากคุณทำสัญญา

เครื่องผลิตไนโตรเจนในสถานที่

อุปกรณ์เหล่านี้ใช้ PSA (pressure swing adsorption) เพื่อแยกไนโตรเจนจากอากาศ ต้นทุนทุนคือ $15,000–$40,000 สำหรับระบบที่รองรับเครื่อง 6kW หากคุณเดินเครื่อง 60+ ชั่วโมงต่อสัปดาห์ เครื่องผลิตสามารถลดต้นทุนของคุณต่ำกว่า $0.02 ต่อ m³ คืนทุน通常 2–3 ปีเมื่อเทียบกับการจ่ายด้วยถัง

เครื่องอัดอากาศในสถานที่

อากาศอัดเป็นตัวเลือกที่ถูกที่สุด เครื่องอัดอากาศแบบสกรู 15kW พร้อมเครื่องอบแห้งจะรองรับระบบเครื่องเดียวส่วนใหญ่ ต้นทุนการดำเนินงานคือค่าไฟเท่านั้น — ประมาณ $0.05–$0.15 ต่อชั่วโมงการทำงาน แต่คุณต้องกรองอากาศอย่างถูกต้อง หากไม่มีไส้กรองรวมและเครื่องอบแห้งที่ดี ความชื้นและคราบน้ำมันจะทำลายเลนส์หัวตัดเลเซอร์ของคุณ

เปรียบเทียบคุณภาพขอบ

ขอพูดตรงๆ เลย ไนโตรเจนให้ขอบที่ดีที่สุด พื้นผิวตัดออกมาสว่าง เรียบเนียน และไม่มีออกไซด์ นั่นสำคัญสำหรับชิ้นส่วนที่ส่งตรงถึงลูกค้าโดยไม่ผ่านกระบวนการรอง

ออกซิเจนตัดเร็วกว่าบนเหล็กกล้าคาร์บอนหนาแต่ทิ้งขอบที่เข้มกว่าและหยาบกว่า ชั้นออกไซด์อาจทำให้เกิดปัญหาหากชิ้นส่วนต้องเชื่อมหรือเคลือบผงในภายหลัง

อากาศอัดอยู่ตรงกลาง ขอบใช้ได้บนวัสดุบาง แต่การเกิดออกซิเดชันเล็กน้อยหมายความว่าคุณจะไม่ได้ผิวสว่างเหมือนไนโตรเจน สำหรับชิ้นส่วนที่ไม่ต้องการความสวยงาม — ฉากยึด โครงสร้างรองรับ ชิ้นส่วนที่ซ่อนอยู่ — ก็ยอมรับได้

สิ่งหนึ่งที่ผมจะเพิ่มเติม: รอยเส้นที่ขอบเกี่ยวข้องกับพารามิเตอร์การตัดของคุณมากกว่าการเลือกแก๊ส ผมเห็นการตัดที่สวยงามบนอากาศอัดด้วยตำแหน่งโฟกัสและระยะหัวฉีดที่เหมาะสม และผมเห็นการตัดที่แย่บนไนโตรเจนจากหัวฉีดที่สึกหรอ อย่าโทษแก๊สสำหรับปัญหาการตั้งค่า

แรงดันและการไหล: ทำให้ถูกต้อง

การตั้งค่าแรงดันที่ถูกต้องสำคัญเท่ากับการเลือกแก๊สที่เหมาะสม นี่คือจุดเริ่มต้นที่ใช้งานได้จริงสำหรับเลเซอร์ไฟเบอร์ 6kW:

วัสดุ แก๊ส แรงดัน (bar) เส้นผ่านศูนย์กลางหัวฉีด (mm) ระยะหัวฉีด (mm)
เหล็กกล้าคาร์บอน 3mm O₂ 3–5 1.5–2.0 0.8–1.2
เหล็กกล้าคาร์บอน 10mm O₂ 5–8 2.0–3.0 1.0–1.5
สแตนเลสสตีล 2mm N₂ 10–14 1.5–2.0 0.5–1.0
สแตนเลสสตีล 6mm N₂ 14–18 2.0–3.0 0.5–1.0
อะลูมิเนียม 3mm N₂ 10–14 1.5–2.0 0.8–1.2

นี่คือจุดเริ่มต้น ลองทดสอบดู เครื่องแต่ละเครื่องทำงานแตกต่างกันเล็กน้อย สภาพหัวฉีด คุณภาพลำแสง จุดโฟกัส — ทั้งหมดนี้เปลี่ยนจุดที่เหมาะสม ผมบอกผู้ปฏิบัติงานเสมอ: วิ่งตารางทดสอบเมื่อคุณเปลี่ยนวัสดุ ใช้เวลา 10 นาที ประหยัดเวลาการตัดเสียหายหลายชั่วโมง

คำถามที่พบบ่อย

สามารถตัดสแตนเลสด้วยอากาศอัดได้หรือไม่?

ได้ สูงสุดประมาณ 3mm ด้วยคุณภาพขอบที่ยอมรับได้ ขอบจะไม่สว่างเท่าไนโตรเจน แต่สำหรับชิ้นส่วนที่ไม่ต้องการความสวยงามก็ใช้ได้ดี เกิน 3mm คุณจะเริ่มเห็นคราบมากขึ้นที่ขอบด้านล่าง

ออกซิเจนตัดเร็วกว่าไนโตรเจนหรือไม่?

บนเหล็กกล้าคาร์บอน ใช่ — เร็วกว่าประมาณ 15–25% ที่กำลังไฟเท่ากัน ออกซิเจนเพิ่มพลังงานคายความร้อน บนสแตนเลส ออกซิเจนไม่ค่อยช่วยและทำให้ขอบแย่ลง ใช้ไนโตรเจนสำหรับสแตนเลส

ต้องใช้แรงดันแก๊สเท่าใดสำหรับการตัดเลเซอร์?

ออกซิเจน: 3–8 bar ขึ้นอยู่กับความหนา ไนโตรเจน: 10–18 bar สำหรับวัสดุบาง สูงกว่าสำหรับวัสดุหนา อากาศอัด: 6–10 bar ยิ่งวัสดุหนามากเท่าใด แรงดันที่คุณต้องใช้ในการไล่วัสดุหลอมเหลวออกจากรอยตัดก็ยิ่งสูงขึ้น

อากาศอัดปลอดภัยสำหรับการตัดเลเซอร์หรือไม่?

ได้ ตราบใดที่อากาศถูกกรองและทำให้แห้ง ความชื้นในกระแสอากาศอาจทำให้เลนส์โฟกัสแตก คราบน้ำมันเกาะบนเลนส์ป้องกันและลดคุณภาพการตัด ใช้เครื่องอบแห้งแบบทำความเย็นหรือแบบดูดความชื้นร่วมกับไส้กรองรวม 0.01 ไมครอน

ต้นทุนไนโตรเจนสำหรับการตัดเลเซอร์เท่าไร?

การจ่ายด้วยถัง: $0.25–$0.35 ต่อ m³ ($4.50–$7.50/ชั่วโมง) เหลวเทกอง: $0.04–$0.06 ต่อ m³ ($0.75–$1.25/ชั่วโมง) เครื่องผลิตในสถานที่: ต่ำถึง $0.01–$0.02 ต่อ m³ ปริมาณการใช้ของคุณกำหนดว่าตัวเลือกใดคุ้มค่าทางเศรษฐกิจ

สามารถผสมแก๊สสำหรับตัดเลเซอร์ได้หรือไม่?

บางโรงงานผสมไนโตรเจนและออกซิเจนเพื่อความสมดุลระหว่างความเร็วและคุณภาพขอบ ระบบผสมแก๊สมีให้แต่เพิ่มต้นทุน สำหรับงานส่วนใหญ่ การใช้แก๊สชนิดเดียวต่อวัสดุประเภทเดียวง่ายกว่าและคาดเดาได้มากกว่า

สรุป

นี่คือฉบับย่อ:

หากคุณกำลังซื้อเครื่องตัดเลเซอร์ไฟเบอร์ใหม่หรือต้องการปรับปรุงระบบปัจจุบันของคุณ ทีมงานของเราสามารถช่วยเรื่องขนาดระบบแก๊สและการติดตั้ง ติดต่อเราเพื่อรับคำปรึกษาฟรี เราจะพิจารณาส่วนผสมวัสดุ ปริมาณการตัด และต้นทุนแก๊สปัจจุบันของคุณเพื่อหาระบบที่ประหยัดที่สุด