Ghidul pentru asistența cu aer și extracția fumului: Dimensionarea compresorilor, conductelor și filtrilor

Ghidul pentru asistența cu aer și extracția fumului: Dimensionarea compresorilor, conductelor și filtrilor

De ce aerul și extracția determină rezultatul la fel de mult ca și laserul

Majoritatea deciziilor de achiziție se concentrează pe laser: puterea tubului, dimensiunea platformei, sistemul de mișcare. Apoi, mașina ajunge la destinație, se conectează la compresorul și conductele care se află deja în clădire și nu funcționează niciodată așa cum a făcut-o în timpul demonstrației.

Laserul este o sursă de căldură. Asistența cu aer și extracția reprezintă controlul procesului în jurul acestei surse de căldură și determină patru aspecte care apar în fiecare lucrare:

• Calitatea muchiei. Aerul elimină materialul topit sau vaporizat din fisură înainte ca acesta să se solidifice din nou pe piesă.
• Viteza de tăiere. O fisură curată permite o tăiere mai rapidă la aceeași putere, deoarece fasciculul nu reîncălzește propriile sale reziduuri.
• Riscul de incendiu. Aerul menține zona de tăiere sub temperatura de aprindere pentru hârtie, carton și spumă; extracția îndepărtează fumul care transportă scântei.
• Durata de viață a mașinii. Presiunea pozitivă la duză menține lentila curată de particule, iar extracția le împiedică să pătrundă în traiectoria optică.

Niciunul dintre aceste elemente nu este echipament opțional în vreun sens semnificativ. Un laser care nu beneficiază de un debit de aer și o extracție adecvate funcționează la o fracțiune din capacitatea sa, iar operatorul îl acuză, de obicei, pe aparat.

Ce face, de fapt, asistența cu aer și ce probleme nu poate rezolva

Asistența cu aer îndeplinește simultan trei funcții, iar este util să le separăm, deoarece fiecare are un mod specific de defectare.

Curățarea fisurii de tăiere. La acrilic, materialul se transformă în vapori; la MDF și la placaj, se transformă în cenușă și praf; la țesături, se topește. În fiecare caz, jetul de aer trebuie să evacueze acest material din zona de tăiere înainte ca acesta să se depună. Un debit slab de aer lasă o panglică resolidificată pe partea inferioară și o margine fumegândă.

Răcirea zonei de tăiere. La lemn, hârtie și placaj, aerul reduce arderea secundară și menține linia de cărbune îngustă. De aceea, aceeași setare de putere produce o margine curată pe o mașină și una arsă pe alta: debitul de aer era diferit.

Protecția lentilei. Un ajutaj cu presiune pozitivă împinge particulele de murdărie departe de deschiderea lentilei. O lentilă murdară absoarbe energie, se încălzește și, în cele din urmă, cedează — motiv pentru care contaminarea lentilei este adesea un simptom al unei probleme cu aerul, nu al unei probleme de curățare.

Ce nu poate rezolva aerul este la fel de important. Aerul nu compensează o focalizare incorectă, o putere incorectă, un plan de lucru neorizontal, o foaie deformată sau un material care nu ar trebui să fie deloc pe mașină. Adăugarea de aer la o configurare defectuoasă face doar ca tăietura defectuoasă să pară mai curată la suprafață.

Excesul de aer are și el costuri proprii. Ridică materialele ușoare, cum ar fi țesătura și hârtia subțire, de pe planul de lucru, răcește tăietura astfel încât fisura nu se curăță corespunzător, împinge scântei în conducta de evacuare și generează turbulențe care depun particule de murdărie în locuri pe care operatorul nu le curăță niciodată.

Dimensionarea alimentării cu aer: presiune, debit și ciclu de funcționare

Alimentarea cu aer este zona în care se comit cele mai costisitoare greșeli, deoarece două valori care par similare reprezintă, de fapt, cerințe diferite.

Presiunea și debitul nu sunt interschimbabile. Un compresor poate furniza o presiune ridicată prin orificiu mic, dar poate transporta totuși un volum foarte redus de aer. Duza necesită un debit specific la o presiune specifică, iar aceste două parametri sunt determinați de orificiul duzei și de materialul tăiat. O mașină concepută pentru MDF gros necesită o capacitate de evacuare mai mare decât una care taie hârtie, chiar dacă ambele folosesc aceeași capetă.

Specificația provine de la mașină, nu din catalogul compresorului. Începeți cu duza și cu alimentarea recomandată din documentația mașinii, apoi verificați-o la duză cu un debitmetru. Măsurarea la ieșirea compresorului nu vă spune nimic despre ce ajunge la tăiere.

Ciclul de funcționare determină dacă compresorul supraviețuiește în producție. Compresoarele sunt clasificate pentru funcționare intermitentă sau continuă. Un compresor mic de atelier, potrivit pentru utilizare hobby, se va supraîncălzi și se va opri în mijlocul unei schimburi de producție. Tăierea în producție necesită un compresor clasificat pentru funcționare continuă sau un suflator conceput pentru această sarcină.

Volumul rezervorului amortizează cererea. Rezervorul nu este destinat stocării aerului pe întreaga zi; el servește să absoarbă momentul în care duza se deschide și cererea crește brusc. Un rezervor subdimensionat determină ciclarea constantă a compresorului, funcționarea la temperaturi ridicate și scurtarea duratei de viață.

Dimensionați pentru debitul simultan. Două capete, o a doua mașină sau utilizarea aerului și pentru curățare și suflare contribuie toate la cerere. Dimensionați alimentarea pentru suma totală, nu doar pentru o singură duză.

Aerul uscat și fără ulei face parte din specificație. Apa și uleiul circulă împreună cu aerul, ajung la duză și se depun pe lentilă și în zona tăierii. Un filtru-regulator montat pe mașină, un uscător situat în amonte și un rezervor cu evacuare nu sunt accesorii — ele sunt ceea ce face semnificativă specificația de presiune.

O regulă practică acoperă majoritatea acestui capitol: măsurați la duză și dimensionați pentru cerința simultană maximă, nu pentru cea medie.

Proiectarea conductelor: Partea pe care toată lumea o greșește

Sistemele de extracție eșuează mai des din cauza proiectării incorecte a conductelor decât din cauza unui ventilator slab. Un ventilator poate deplasa doar ceea ce conducta îi permite să deplaseze.

Captarea la sursă. Extracția funcționează atunci când captează fumul la nivelul capului, nu atunci când curăță încăperea ulterior. O carcasă bine adaptată la duză și o distanță scurtă până la ventilator vor oferi performanțe superioare față de un ventilator mult mai mare care aspiră printr-o conductă lungă și etanșeitate slabă.

Diametrul conductei stabilește viteza, iar viteza determină dacă praful se depune sau nu. Canalizarea prea mică generează o viteză ridicată, dar un debit scăzut și un ventilator zgomotos și suprasolicitat. Canalizarea prea mare generează o viteză scăzută, iar materialul extras — praf de MDF, praf de carton, boruri de textile — se depune și se acumulează pe fundul traseului. Canalizarea trebuie să mențină o viteză superioară vitezei de sedimentare pentru materialul respectiv, motiv pentru care aceeași canalizare poate funcționa pentru un anumit material, dar se poate înfunda cu altul.

Fiecare cot costă. Coturile, traseele orizontale lungi și furtunurile flexibile corrugate adaugă toate rezistență. Furtunul flexibil este convenabil la capătul mașinii, dar un traseu flexibil lung reține debris și reduce drastic debitul. Mențineți traseele scurte, utilizați coturi progresive în locul celor strânse și susțineți traseele orizontale pentru a evita sagerile care pot forma capcane.

Aerul de înlocuire nu este opțional. O mașină dintr-o încăpere etanșată nu poate extrage, deoarece nu există aer de înlocuire care să pătrundă. Dacă ușa trebuie închisă pentru reducerea zgomotului, încăperea necesită o cale dedicată de aer de înlocuire; în caz contrar, eficiența extracției scade imediat ce ușa se închide.

Locul către care se îndreaptă aerul este esențial. Evacuarea nu trebuie să fie amplasată lângă o fereastră, o intrare de aer sau intrarea de aer proaspăt a unei unități vecine. Verificați cerințele locale înainte de stabilirea poziției orificiului de evacuare.

Curățați canalul de evacuare. Canalele de evacuare acumulează funingine, praf și condensat de fum; acest strat depus reprezintă atât un risc de incendiu, cât și o rezistență la curgere. Un canal de evacuare care nu a fost niciodată deschis este un canal al cărui stadiu de uzură este necunoscut.

Filtrare: Când nu puteți evacua în exterior

Filtrarea recirculată rezolvă o problemă reală — o mașină într-o încăpere fără perete exterior — dar funcționează doar dacă stiva de filtre corespunde materialului.

Praf de lemn și MDF necesită filtrare mecanică și o capacitate mare de praf. Filtrul premergător se saturează rapid, iar un filtru premergător saturat este motivul obișnuit pentru care un sistem „funcțional” încetează să elimine fumul.

Vapeurii de plastic nu sunt praf. Se condensează pe suprafețele reci, deci necesită un mediu filtrant capabil să rețină condensul fără a se prăbuși, plus o etapă chimică pentru miros și compuși volatili. Un filtru pentru praf, singur, va lăsa să treacă mirosul și se va satura neuniform.

Piele și cauciuc produc fum dens cu miros puternic, ceea ce reprezintă mai degrabă o problemă de etapă chimică decât una de particule.

Praf de sticlă și ceramică este bun și abraziv. Încarcă filtrele rapid și este mai bine extras decât recirculat.

Materiale acoperite și laminate pot elibera compuși pentru care filtrul nu a fost proiectat niciodată. Aceasta este o altă motivație pentru care identificarea materialului trebuie făcută înainte de începerea lucrărilor, nu după.

Un sistem practic de filtrare are mai multe etape: un prefiltru grosolan pentru a proteja celelalte componente, un filtru fin principal, o etapă chimică sau cu carbon pentru mirosuri și compuși volatili și un filtru final, dacă aerul este returnat în încăpere. Secvența exactă depinde de amestecul de materiale, motiv pentru care un sistem achiziționat pentru praf de lemn adesea funcționează subperformant imediat ce atelierul începe să taie plastic.

Schimbați filtrele în funcție de presiune, nu conform calendarului. Un manometru de presiune diferențială montat pe bateria de filtre informează operatorul când filtrul se încarcă. Fără acesta, filtrele sunt înlocuite fie prea târziu, atunci când debitul a scăzut deja brusc și calitatea tăierii defectuoase a fost atribuită laserului, fie prea devreme, ceea ce duce la pierderi financiare. Dacă manometrul nu este montat, o verificare simplă a debitului la capul de tăiere la începutul fiecărei schimburi este următorul cel mai bun indicator.

Nu recircula niciodată gazele emise de un material din lista materialelor care nu pot fi tăiate. În practică, această situație nu ar trebui să apară niciodată, deoarece materialul nu ar trebui să se afle pe mașină; totuși, proiectarea sistemului de filtrare reprezintă un reamintitor util al motivului pentru care există această regulă.

Potrivirea aerului și a extracției cu materialul

Aceeași mașină poate tăia lemn dimineața, acrilic după-amiază și țesătură seara, iar fiecare material necesită un echilibru diferit. Acesta este tabelul care merită păstrat lângă panoul de comandă.

Două tipare se disting clar. Materialele care generează praf necesită un volum de extracție și o viteză a aerului în conducte; materialele care generează vapori necesită o chimie de filtrare adecvată și curățarea opticilor. Un atelier care taie ambele tipuri de materiale are nevoie de un sistem proiectat pentru ambele, nu unul dimensionat doar pentru materialul care a fost procesat prima dată.

Erorile cele mai frecvente legate de aer și extracție

Majoritatea acestor elemente implică o decizie inginerescă unică, urmată de un obișnuit de întreținere. Cele mai costisitoare sunt prima și ultima etapă: estimarea debitului de aer și neregistrarea parametrilor care au funcționat.

Alegerea mașinii potrivite pentru aer și extracție

Aerul și extracția fac parte din specificația mașinii, deci ar trebui să fie incluse în procesul de luare a deciziei de achiziție, nu tratate ca o gândire ulterioară.

Două valori pe care trebuie să le cereți. Specificația duzei sau a asistenței cu aer și diametrul orificiului de extracție, împreună cu debitul recomandat. Aceste două valori determină compresorul, canalul și filtrul — iar modificarea lor ulterioară este mult mai dificilă decât cea a tubului laser.

Proiectarea extracției ține cont de modificarea dimensiunii patului. Un pat mai mare are o suprafață deschisă mai amplă, deci captarea la capăt este mai importantă și delimitarea în zone devine utilă: extragerea doar a zonei utilizate menține viteza ridicată acolo unde este necesară, în loc să o reducă pe întreaga suprafață a patului. Pentru formatele 1325 și 1610, delimitarea în zone și proiectarea obloanelor necesită aceeași atenție ca și debitul ventilatorului; pentru un 6090, un oblon bine adaptat cu un singur punct de extracție este, de obicei, suficient.

Configurația energetică nu reprezintă o limitare. Configurațiile disponibile pentru platformele 6090, 1390 și 1610 variază între 100 W și 150 W, iar cerințele de aer și extracție depind de material și de duză, nu de puterea laserului. O mașină de putere mai mare care taie MDF gros necesită o capacitate de evacuare mai mare decât o mașină de putere mai mică care taie hârtie, dar aceasta este o problemă legată de material, nu de putere.

Configurațiile cu două capete și cele cu cameră adaugă cerințe suplimentare de aer și complexitate în sistemul de evacuare. Două capete înseamnă două duze care lucrează simultan, iar un sistem de camere adaugă un alt motiv pentru a menține curată traiectoria optică. Dimensionați sistemul de alimentare în funcție de configurația instalată, nu în funcție de mașina de bază.

Întrebați ce este inclus. Unele pachete includ un compresor și un ventilator de evacuare; altele includ doar reglatorul și racordul pentru conductă. Cunoașterea pieselor din colet previne rezultatul frecvent în care mașina este instalată, iar sistemul de aer este improvizaționat din ceea ce se află în atelier.

Concluzie

Aerul și extracția sunt cea mai puțin spectaculoasă parte a unei instalații laser și cel mai sigur predictor al faptului că mașina își va îndeplini specificațiile.

Regulile sunt suficient de simple pentru a fi verificate într-o după-amiază. Măsurați aerul la duză și dimensionați compresorul pentru funcționare continuă cu aer uscat, fără ulei. Proiectați conductele pentru captarea emisiilor la sursă, cu o viteză suficient de mare pentru a preveni depunerea materialului, și asigurați o cale de aer proaspăt pentru încăpere. Alegeți stiva de filtre în funcție de material, nu în funcție de praful generat inițial la tăiere, iar schimbarea filtrelor se face în funcție de presiune, nu conform unui calendar. Înregistrați setarea aerului pentru fiecare material, deoarece următorul operator nu va ghici corect această valoare.

Dacă aplicați aceste măsuri, laserul funcționează așa cum a făcut-o în timpul demonstrației. Dacă le omiteți, toate celelalte componente ale procesului — optică, focalizare, putere, mișcare — vor fi acuzate pentru o problemă care își are originea la compresor.