Все, що ви повинні знати про чиллерах для лазерних верстатів

Попередня ↔ Наступна

Чиллер - додаткове обладнання, яке зазвичай рекомендують придбати разом з лазерним станком з ЧПУ. Так як в принципі верстат працюватиме і без підключення чилера, у багатьох виникає цілком закономірне питання - навіщо потрібно це пристрій і чи можна без нього обійтися.

Ми пропонуємо вам розібратися в тому, як працює чиллер, і прийняти обґрунтоване рішення про те, чи варто його придбати. Для більшості наших читачів немає необхідності детально вивчати пристрій чилера і заглиблюватися в нетрі фізичних розрахунків, але при бажанні ви цілком зможете самостійно знайти більш детальну інформацію по запропонованих напрямах.

Трохи історії

Лазерні верстати з ЧПУ дозволяють домогтися найвищої точності обробки самих різних матеріалів. Безконтактні технології різання в промислових масштабах застосовуються з 70-х років минулого століття, коли з'явилися газові лазерні установки, що дають потужний безперервний потік енергії.

Справжнім проривом стало створення бюджетних лазерних установок, які працюють на суміші вуглекислого газу, гелію і азоту. Під впливом електричного розряду суміш випромінює світлові хвилі певної довжини, а система дзеркал направляє потік лазерного випромінювання на заготовку.

Верстати з ЧПУ управляються електронікою, яка дуже точно рухає лазерну головку і переносить запрограмований малюнок на оброблюваний виріб, формує контури деталей, зварює або вирізає. Ця технологія настільки універсальна, що може застосовуватися в промислових масштабах або для аматорських цілей, основна відмінність буде в потужності лазера.

Лазерна пальник забезпечує точковий підвищення температури оброблюваної поверхні до таких величин, що матеріал буквально випаровується. Безпосередній контакт інструменту і матеріалу відсутній, сили різання не виникають, і головна проблема - це забезпечити відведення надлишку теплової енергії.

Трохи теорії: принцип роботи чилера

Назва цього агрегату походить від англійського слова «chill», що можна перекласти як «прохолода». Необхідність примусового охолодження лазерної пальника стає очевидна навіть при поверхневому знайомстві з технологією лазерної обробки, питання полягає в тому, як робити це швидко і по можливості без великих витрат.

Найдоступніший спосіб відведення тепла - примусова прокачка води. Для цього лазерної пальнику колба з газовою сумішшю поміщена в охолоджуючу сорочку, через яку постійно цркулірует холодна вода. Вхідний штуцер розташовується в максимальній близькості до точки, з якої лазерний промінь виходить, що дозволяє запобігти руйнуванню скляної колби через перегрів. Вихідний штуцер монтується на протилежному кінці лазерної трубки, і через нього нагріта вода видаляється в ємність-теплообмінник.

Вода, що циркулює в контурі пасивної охолоджувальної системи, повинна «тримати» температуру не вище, ніж + 25 ° С, в іншому випадку ефективність охолодження різко знижується. Незважаючи на те, що скляна колба може витримувати короткостроковий перегрів, термін її служби при роботі в несприятливих умовах набагато менше.

Це інженерне рішення здається простим і нескладним в реалізації, однак на практиці є проблеми:

ніж більш потужний лазер, тим більше буде потрібно обсяг води;
необхідно постійно стежити за температурою води в накопичувальній ємності, при перегріванні доведеться негайно зупинити верстат і замінити воду.

Обсяг води, необхідної для охолодження пальника, залежить від потужності лазера і температури в робочому приміщенні, орієнтовно - від 2 до 5 літрів в хвилину. Для потужних верстатів може вимагатися накопичувальний бак ємністю до 100 літрів, відповідно, простір, яке буде займати обладнання, істотно збільшується.

Якщо використовуються одночасно кілька відкритих охолоджувальних систем, істотно підвищується вологість повітря в цехах, і крім проблем з вентилюванням з'являється потреба в осушенні.

Обслуговувати охолоджувальні системи потужних верстатів досить трудомістким, до того ж необхідно стежити за тим, щоб вода була чистою. Якщо замінити відро води не складе проблем, то коли мова йде про десятки літрів, зробити це набагато складніше.

Роботи по зміні охолоджуючої рідини можна проводити тільки при відключеному верстаті, тому будь-який долив вимагає зупинки обладнання.

Саме тому з'явилися додаткові пристосування - чиллери, принцип роботи яких той же, що і у звичайних опалювальних радіаторів. Перегріта рідина надходить в трубки, з поверхні яких випромінюється тепло, а вентилятор відводить теплі повітряні потоки. Таким чином, охолодження йде набагато швидше, і води потрібно менше, але найголовніше - з'являється можливість автоматично контролювати температуру теплоносія.

Трохи фізики: пристрій чилера

Якщо ви вже цікавилися цінами на чиллери, то напевно помітили, що різниця між моделями, які працюють на воді і на фреоні досить істотна.

Вода - найдешевший і доступний теплоносій, але не найефективніший. Застосування антифризу дає кращі результати, однак це більш дороге, і до того ж шкідливий для здоров'я речовину.

Чиллери на фреоні працюю за тим же принципом, що і побутові холодильники. Їх пристрій складніше, ніж у водних, але і результативність вище.

Фреонові установки забезпечує оптимальне охолодження потужних лазерних установок. Важлива перевага полягає в тому, що температура охолоджуваного об'єкту може бути нижче, ніж у навколишнього повітря, тому їх можна використовувати і в спеку, коли пасивні водні установки по суті марні.

Чиллери, що працюють на фреоні, можуть з великою точністю підтримувати задану температуру, і зазвичай їх оснащують цифровими термометрами і датчиками перегріву, які автоматично сигналізують про перегрів.

Трохи практики: підключення чилера

Підключення чилера - нескладна операція, яку можна виконати самостійно, керуючись інструкцією виробника. У пристрій заливається вода (краще дистильована, так як це дозволяє запобігти забрудненню лазерної трубки). Після цього вхідні і вихідні отвори охолоджувальної системи верстата через шланги приєднуються до відповідних отворів чилера.

Найчастіше виробники пропонують підключати чиллер до системи електроживлення верстата, що забезпечує його запуск, як тільки почне працювати лазерна трубка. Якщо пристрій не обладнане датчиком контролю температури теплоносія, оператор повинен стежити, щоб вона залишалася в межах від +15 до + 30 ° С.

Трохи економіки: доцільність використання чилера

Як ви вже зрозуміли, чиллер - пристрій, без якого технологічно можна обійтися, однак з точки зору економічної ефективності витрати на його придбання зазвичай цілком виправдані. Так як для підприємця важлива, перш за все, окупність обладнання, цей аспект варто оцінити особливо ретельно.

Причин можна назвати декілька, зупинимося на найбільш важливих:

Лазерна трубка - змінний елемент, проте її вартість порівнянна з ціною чилера;
Якщо верстат охолоджується неефективно, то в роботі доводиться робити тривалі технологічні перерви, що знижує продуктивність праці;
Персонал, який обслуговує лазерні верстати з ЧПУ, має високу кваліфікацію, і відволікати його на обслуговування охолоджувальних систем нераціонально;
При «ручному» контролі температури теплоносія зростає роль людського фактора, і зростає ймовірність недбалої експлуатації дорогого устаткування;

Аргументи «проти» купівлі чилера також носять економічний характер. Варто врахувати, що цей агрегат досить енергоємний, собівартість лазерної обробки збільшується за рахунок додатково споживаної електроенергії. Якщо верстат використовується періодично, в робочих приміщеннях підтримується температура близько + 20 ° С, немає проблем з площами для розміщення зовнішніх теплообмінників і їх обслуговуванням, то з охолодженням лазерної трубки може впоратися штатна система.

Для серйозних виробництв встановити дорогий потужний чиллер на фреоні вигідно, так як при цьому відразу два верстати зможуть працювати з максимальною продуктивністю, їх лазерні трубки будуть захищені від перегорання.

Таким чином, рішення про доцільність придбання чилера власник лазерного верстата повинен приймати з урахуванням конкретної ситуації. Деякі виробники вважають цей агрегат за необхідне і включають чиллер в комплект поставки. Наприклад, верстати Qualitech 11G в базовій комплектації обладнані системою охолодження CW-3000.