Пройдитесь по любому цеху по обработке листового металла в Вест-Мидлендсе или по фирме точного машиностроения в Шеффилде, и вы увидите рядом с каждым лазерным резаком один и тот же станок — воздушный компрессор. Возможно, вы не сразу заметите, смазывается ли этот компрессор маслом или нет, но именно эта характеристика определяет всё: цвет кромки среза, значение шероховатости поверхности, которое вы можете заявить заказчику, и пройдут ли ваши панели из нержавеющей стали проверку с первого раза или сразу отправятся на доработку. Для производителей, работающих с волоконными лазерами и CO₂-лазерами, сжатый воздух — это не коммунальная услуга, а активный технологический газ, и его чистота так же важна, как и сама мощность лазера.
Безмасляный винтовой воздушный компрессор полностью исключает риск загрязнения. Вместо использования коалесцентных фильтров для удаления масляных аэрозолей из диапазона ppm, сам компрессионный элемент не содержит масла — воздух, выходящий из машины, тот же самый, что и входящий, сжатый и чистый. Это имеет огромное значение при резке нержавеющей стали 304 толщиной 4 мм при мощности 2000 Вт или при резке алюминиевой пластины толщиной 8 мм. Любые остатки углеводородов в потоке вспомогательного газа будут карбонизироваться в зоне резки, внедряться в затвердевший слой расплава, вызывать изменение цвета и повышать шероховатость поверхности значительно выше порогового значения Ra 1,6 мкм, которое указывают большинство покупателей в аэрокосмической и автомобильной отраслях. Крупные производители станков для лазерной резки, включая международных лидеров в этой области, постоянно рекомендуют безмасляный сжатый воздух в качестве оптимального средства для высококачественной лазерной резки, и это обоснование основано на надежных инженерных решениях, а не на маркетинговых предпочтениях.
Почему для лазерной резки необходим безмасляный сжатый воздух?
Физические принципы лазерной резки диктуют требования к чистоте газа. В коаксиальной системе подачи вспомогательного газа — которая является стандартной практически для всех современных волоконных лазеров и станков для лазерной резки CO₂ — сжатый воздух высокого давления подается через режущее сопло под давлением, обычно составляющим от 0,5 до 1,5 МПа (5–15 бар). Эта высокоскоростная струя воздуха выполняет две одновременные функции: она отводит расплавленный и испаренный материал от зоны реза и охлаждает зону термического воздействия, ограничивая термическую деформацию. Когда воздух содержит масляные аэрозоли — даже в концентрациях, которые кажутся пренебрежимо малыми, — последствия в точке фокусировки становятся непропорционально серьезными.
При температурах лазерного фокуса, превышающих 3000 °C, капли масла не просто проходят сквозь них — они разлагаются, обугливаются и оставляют остатки на поверхности реза, а иногда и на защитном стекле режущей головки. Только загрязнение линзы может обойтись в сотни фунтов стерлингов за замену, а что еще важнее, один загрязненный срез на алюминии аэрокосмического класса или нержавеющей стали пищевого класса может означать отбраковку всей партии. Британские производители, поставляющие компоненты первого уровня для автомобильной или аэрокосмической промышленности, часто работают в рамках систем управления качеством, где отслеживаемость загрязнений является обязательной — подача сжатого воздуха без масла является одним из самых простых способов исключить контролируемый фактор из уравнения.
Чистота поверхности
Подача воздуха без масла устраняет отложения углеводородов на кромке среза, обеспечивая чистоту поверхности Ra 1,6 мкм или лучше — стандарт, требуемый в британской аэрокосмической, автомобильной и пищевой промышленности.
Оптическая защита
Чистый воздух предотвращает загрязнение линз и сопла. Замена одного загрязненного защитного стекла на волоконном лазерном головке может стоить от 80 до 300 фунтов стерлингов. Подача воздуха без масла значительно продлевает срок службы расходных материалов.
Уверенность в соблюдении требований
Сертификация ISO 8573-1 класса 0 по содержанию масла предоставляет менеджерам по качеству документальное подтверждение того, что подача сжатого воздуха не может способствовать загрязнению продукции, что имеет важное значение для аудитов NADCAP и IATF 16949.
Как работает безмасляный винтовой компрессор — и чем он отличается от других.
В двухвинтовом компрессоре используются два переплетающихся винтовых ротора для улавливания, сжатия и отвода воздуха. В традиционной конструкции с масляным охлаждением масло впрыскивается в камеру сжатия для охлаждения процесса, герметизации зазоров роторов и смазки подшипников роторов. Затем масло отделяется ниже по потоку перед подачей — но отделение никогда не бывает абсолютным, поэтому показатели уноса масла составляют 2–3 мг/м³, что характерно даже для высокоэффективных коалесцентных фильтров. Для обычных пневматических инструментов в мастерских это несущественно. Для вспомогательного газа в соплах лазерной резки это неприемлемо.
В безмасляном винтовом компрессоре роторы спроектированы таким образом, чтобы поддерживать точные зазоры без впрыска масла. В компрессионном элементе используются роторы с покрытием из ПТФЭ или со специальным профилем, обеспечивающим стабильность размеров в различных температурных диапазонах. Подшипники ротора расположены вне воздушного тракта и смазываются консистентной смазкой или отдельным масляным контуром, физически изолированным от зоны сжатия. В результате получается воздух без впрыска масла в источнике — не фильтрованное масло, а действительно безмасляное сжатие, исходя из основных принципов. В безмасляных компрессорах Ever Power используется двухступенчатая система сжатия с промежуточным охладителем между ступенями, что не только снижает температуру на выходе до безопасного уровня без масляного охлаждения, но и повышает общую эффективность по сравнению с одноступенчатой конструкцией при эквивалентных степенях сжатия.
Технические характеристики материала элементов ротора также имеют значение. В высококачественных безмасляных компрессорах используются роторы, изготовленные из кованого алюминиевого сплава или высококачественного чугуна со специальной обработкой поверхности, прецизионно отшлифованные с допусками менее 10 мкм. Именно такой уровень точности изготовления позволяет профилям ротора сохранять свою геометрию уплотнения под термической нагрузкой — чего компрессор, изготовленный с более свободными допусками, не сможет надежно выдерживать в течение многих лет непрерывной работы.
Технические характеристики — Серия безмасляных винтовых воздушных компрессоров Ever Power
В таблице ниже приведены основные параметры производительности безмасляных винтовых компрессоров Ever Power, наиболее часто используемых в сочетании с лазерными станками для резки на производственных площадках Великобритании. Все значения расхода указаны при эталонных условиях ISO 1217 (температура на входе 20 °C, абсолютное давление 1 бар, относительная влажность 0%).
| Модель | Мощность двигателя (кВт) | Производительность по свободному воздуху (м³/мин) | Рабочее давление (бар) | Уровень шума (дБ(А)) | Содержание масла (мг/м³) | Поддерживаемые лазерные станки |
|---|---|---|---|---|---|---|
| EP-OFS-11 | 11 | 1.3–1.8 | 7–10 | ≤65 | <0.001 | 1 × 1–2 кВт оптоволокно |
| EP-OFS-22 | 22 | 2,8–3,6 | 7–13 | ≤67 | <0.001 | 1–2 × 3 кВт оптоволокно |
| ЭП-ОФС-37 | 37 | 4,5–5,8 | 8–13 | ≤68 | <0.001 | 1 × 6 кВт / 2 × 3 кВт |
| EP-OFS-55 | 55 | 6.8–8.5 | 8–13 | ≤70 | <0.001 | 1 × 10 кВт / 2 × 6 кВт |
| EP-OFS-75 | 75 | 9.2–11.8 | 8–16 | ≤72 | <0.001 | Многоголовочная производственная линия |
* Все модели сертифицированы по стандарту ISO 8573-1 Класс 0 по содержанию масла. По запросу доступны индивидуальные конфигурации давления и расхода для многомашинных установок.
Сценарии применения: где безмасляные воздушные компрессоры обеспечивают наибольшую эффективность.
Изготовление изделий из нержавеющей стали
Резка нержавеющей стали марок 304 и 316L для оборудования предприятий общественного питания, фармацевтической промышленности и пищевой промышленности является одной из самых сложных задач в британских цехах лазерной резки. Нержавеющая сталь особенно чувствительна к окислению и загрязнению углеводородами, поскольку пассивный слой оксида хрома на обрабатываемой поверхности должен чисто восстанавливаться после резки. Любое загрязнение маслом препятствует правильному формированию пассивного слоя, делая кромку обрабатываемой подверженной коррозии — критической проблеме для гигиеничного оборудования. Безмасляный сжатый воздух под давлением 10–12 бар обеспечивает гладкую, блестящую кромку без шлака, требующую минимальной постобработки и соответствующую стандартам для материалов, контактирующих с пищевыми продуктами.
Алюминиевый лист для аэрокосмической отрасли
Резка листового алюминия для аэрокосмических конструкционных элементов, панелей интерьера самолетов и планеров БПЛА требует неизменно чистой геометрии среза без загрязнения переплавленным слоем. Высокая теплопроводность алюминия означает быстрое охлаждение расплавленной ванны, поэтому вспомогательный газ должен быть абсолютно чистым, чтобы предотвратить застревание оксидных или углеродных включений в повторно затвердевшем материале. Производители аэрокосмической отрасли Великобритании, имеющие сертификат AS9100D, все чаще указывают безмасляный сжатый воздух в качестве обязательного технологического компонента, а безмасляный винтовой компрессор обеспечивает документальное подтверждение соответствия требованиям аэрокосмических аудиторов.
Автомобильные кузовные детали и кронштейны для электромобилей
Британский автомобильный сектор, особенно производители, поставляющие компоненты для батарей электромобилей, усиливающие панели кузова и кронштейны шасси, требуют кромок, вырезанных лазером, которые сразу же отправляются на формовку или сварку без дополнительной очистки. Если на кромке присутствует масляное загрязнение, последующая сварка MIG или лазерная сварка приведет к образованию пор, снижая прочность соединения ниже требуемого уровня. Многие сертифицированные по стандарту IATF 16949 производители обнаружили, что переход на безмасляный сжатый воздух исключает целый этап очистки из технологического процесса, повышая производительность и снижая процент брака — прямая, измеримая экономия, оправдывающая капиталовложения.
Конструкционная низкоуглеродистая сталь — большие объемы
В цехах, занимающихся массовой обработкой металлоконструкций из низкоуглеродистой стали — например, при изготовлении архитектурных элементов, вывесок и строительных крепежных изделий — могут возникнуть вопросы о целесообразности приобретения безмасляного компрессора при резке материала, который в любом случае подвергается порошковой или покраске. Ответ кроется в производительности: загрязненный вспомогательный газ при высоких скоростях резки вызывает прилипание шлака к нижней стороне обрабатываемого материала, для удаления которого требуется ручная шлифовка. Безмасляная подача воздуха под достаточным давлением и расходом обеспечивает стабильное удаление шлака, особенно в диапазоне толщин 3–10 мм, наиболее распространенном в металлоконструкциях. Экономия на трудозатратах только на удаление шлака обычно компенсирует разницу в стоимости компрессора в течение 18 месяцев.
Семь причин, по которым британские производители металлоконструкций выбирают безмасляные компрессоры Ever Power.
За последние два десятилетия, введя в эксплуатацию безмасляные компрессорные установки на десятках производственных предприятий Великобритании, я убедился, что определенные характеристики продукции остаются решающими факторами для покупателей, которым важна надежная и долгосрочная работа, а не просто самая низкая цена.
Успех клиента: компания Precision Sheet Metal, Уэст-Мидлендс, Великобритания.
Испытание: Компания Midlands CNC Fabrication Ltd поставляет алюминиевые кронштейны, вырезанные лазером, и стальные усиливающие панели поставщику автомобильных комплектующих первого уровня в районе Ковентри. После проверки по стандарту IATF 16949 их группа контроля качества выявила загрязнение маслом кромок среза как основную причину периодической пористости в последующих лазерных сварных швах — несоответствие, которое приводило к претензиям по гарантии со стороны конечного потребителя.
Решение: На заводе заменили существующий компрессор с масляным охлаждением и расположенный после него фильтрующий блок на безмасляный винтовой компрессор Ever Power EP-OFS-37 производительностью 4,5–5,8 м³/мин при давлении 10 бар. В установку был встроен осушитель хладагента и отдельный 200-литровый ресивер для стабилизации давления в пиковые периоды нагрузки на режущее сопло. Монтаж был завершен за один уик-энд, чтобы минимизировать потери производства.
Результат: В течение трех месяцев после перехода на безмасляный сжатый воздух количество несоответствий пористости сварных швов сократилось до нуля. Этап ручной очистки от окалины, ранее занимавший примерно 1,5 часа работы за смену, был полностью исключен. Менеджер по качеству завода подтвердил, что значения Ra на поверхности среза постоянно оставались ниже 1,4 мкм для всех типов материалов, а двигатель компрессора с частотно-регулируемым приводом снизил потребление электроэнергии на 271 тонну по сравнению с предыдущим компрессором с фиксированной скоростью.
Мы обрабатывали нержавеющую сталь 316L для фармацевтических корпусов, и наш заказчик требовал чистоты поверхности шероховатости Ra 1,6 мкм или лучше. До перехода на безмасляную обработку мы достигали Ra 2,1–2,4 мкм на большинстве резов. Три месяца работы с установкой Ever Power позволили нам стабильно достигать Ra 1,2 мкм. Разница колоссальная.
Техническая поддержка со стороны Ever Power в процессе подбора и ввода в эксплуатацию была превосходной. Они понимали специфику лазерной резки и подобрали правильное давление и расход для нашей конфигурации волоконного лазера мощностью 10 кВт. Мы работаем уже более двух лет без единого случая брака, связанного с загрязнением.
Мы используем три станка для лазерной резки волоконным лазером, подключенных к одному компрессору с ресивером — компания Ever Power правильно рассчитала мощность системы, и стабильность давления превосходна даже при одновременной пиковой нагрузке. Счета за электроэнергию на этом контуре снизились, а частота замены линз сократилась примерно на 601 тонну. Мы действительно впечатлены.
Индивидуальная конфигурация: возможности проектирования по индивидуальным заказам от Ever Power.
Не каждая установка для лазерной резки соответствует стандартным техническим характеристикам компрессора. Многостаночные производственные линии, высотные объекты, области применения, требующие сверхнизкой точки росы для чувствительных материалов, или клиенты, работающие в условиях жестких акустических ограничений, предъявляют требования, выходящие за рамки возможностей стандартных моделей. Инженерная команда Ever Power обладает возможностью — и опытом — разработать индивидуальные конфигурации безмасляных компрессоров с нуля.
В числе выполненных в последние годы индивидуальных проектов для британских заказчиков: тандемные компрессорные установки с контроллерами распределения нагрузки для обеспечения резервирования N+1 для линий лазерной резки непрерывного производства; системы с двумя выходами давления (8 бар для станции повышения давления азота и 13 бар для прямой подачи воздуха); звукоизолирующие кожухи, снижающие уровень излучаемого шума ниже 60 дБ(А) для установок, расположенных рядом с офисными помещениями; и интеграция данных мониторинга компрессоров в системы SCADA заказчиков через Modbus TCP. Завод также предлагает OEM-поставки для производителей оборудования, желающих использовать компрессорные установки Ever Power в качестве компонентов в своих комплектах для лазерной резки — с возможностью индивидуальной маркировки, документации и гарантийных условий в рамках соглашений о маркировке под собственной торговой маркой.
Безмасляный и масляный винтовой компрессор: сравнение для лазерной резки
В таблице ниже, основанной на данных, полученных в полевых условиях при лазерной резке, сравниваются две технологии компрессоров по критериям, наиболее важным для британских производителей металлоконструкций. Приведенные данные отражают типичные наблюдаемые значения, а не оптимальные маркетинговые прогнозы.
| Критерий | Безмасляный винт | Винтовой маслозаполненный |
|---|---|---|
| Перенос нефти (мг/м³) | <0,001 (Класс 0) | 0,1–3 (Класс 1–3) |
| Ra поверхности среза (нержавеющая сталь, типичное значение) | 1,0–1,4 мкм | 1,8–2,8 мкм |
| частота загрязнения линз | Очень низкий | Умеренно-высокий |
| Примерная годовая стоимость фильтра | 120–250 фунтов стерлингов | 800–2400 фунтов стерлингов |
| Достижим ли класс 0 по стандарту ISO 8573-1? | Да — так было задумано. | Нет — зависит от фильтра |
| Интервал технического обслуживания | 4000 часов | 2000 часов |
| Цена покупки (в эквиваленте 37 кВт) | Более высокая первоначальная стоимость | Более низкая первоначальная стоимость |
| Общая стоимость владения за 5 лет | Более низкий общий уровень | Более высокий уровень (энергия + фильтры) |
Часто задаваемые вопросы
Отправьте нам технические характеристики вашего лазерного станка, и мы подготовим для вас бесплатное техническое предложение, включающее модель компрессора, расчет давления и расхода, рекомендации по вспомогательному оборудованию и стоимость доставки в любую точку Великобритании.
✉ Запросить ценовое предложение — [email protected]