Den lättast förbisedda källan till misslyckande i laserskärande luftförsörjningssystem: skruvluftkompressor.

I laserskärningsverkstäder kommer över hälften av den onormala stilleståndstiden inte från lasern eller skärhuvudet, utan från tryckluftssystemet.

Vi har många laserskärningssamarbeten, inklusive fabriker i Sydostasien, Mellanöstern och Afrika, och har sett laserskärningsverkstäder med olika konfigurationer. Oavsett lokalisering är problemen som orsakas av tryckluft nästan identiska. Idag kommer vi inte att diskutera vad luftkompressorer kan göra eller de problem som fabrikerna har; istället ska vi prata om de problem som ger dig störst huvudvärk när du får ett samtal mitt i natten.

Problem 1: Grader och slagg på skärytan, efter undersökning visade sig orsaken vara instabilt gastryck.

Detta är det lättast feldiagnostiserade felet. Skärytan blir gul och graderna ökar; den första instinkten är att justera fokus, byta munstycke och kontrollera linsen. Men efter mycket arbete visar det sig vara värdelöst - den verkliga anledningen är att fluktuationer i tillförselgastrycket orsakar instabilt hjälpgasflöde.

Laserskärning kräver stabil, torr och kontinuerlig hjälpgas.

Vi genomförde ett fälttest på en bildelsfabrik i Thailand: en standard industriell frekvensskruvluftkompressor, med gastankens utloppstryck inställt på 0,8 MPa, upplevde faktiska tryckfluktuationer mellan 0,72-0,85 MPa under lastnings- och lossningscykeln. Under samma skärparametrar var gradhöjden på delar som kapades under lågtrycksperioder 0,15 mm högre än under högtrycksperioder. Kvaliteten på delar som klipptes från ett helt ark var inkonsekvent, vilket fördubblade arbetsbelastningen för den efterföljande gradningsprocessen.

Senare ersatte vi den med en permanentmagnetmodell med variabel frekvens, som kontrollerade tryckfluktuationen inom ±0,01 MPa, och konsistensen på skärytan förbättrades avsevärt. Denna nivå av tryckkontroll är en viktig indikator för att skilja mellan ingångsnivå och industriklassskruvluftkompressorer.

Problem 2: Frekventa linsskador under fuktiga sommarförhållanden beror på fukthalten i tryckluft.

Detta problem är särskilt uttalat i tropiska och subtropiska regioner globalt. Indonesiska kunder upplever frekvensen av linsbyte från en gång varannan vecka till en gång varannan dag under regnperioden, ibland till och med behöva byta två eller tre linser om dagen.

Anledningen är tydlig: den komprimerade luften är inte helt torr. Problemet ligger dock i det faktum att mättnadsfukthalten fördubblas för varje 10°C ökning av lufttemperaturen. Samma torkutrustning fungerar betydligt annorlunda på vintern och sommaren.

En annan lätt förbisedd faktor är avgastemperaturenskruvluftkompressorsig. En kund från Mellanöstern rapporterade rost inuti skärhuvudet; vid demontering hittades tydliga vattenfläckar på linsfästet. Problemet uppstod i slutändan från luftkompressorn - äldre modeller höll konsekvent avgastemperaturer över 110°C, vilket nedströms kylsystemet inte kunde hantera.

Skruvkompressorer har en strukturell fördel i detta avseende, med relativt lägre avgastemperaturer. Men långvarig lågfrekvent drift kan också leda till problem. PMS-serien är speciellt utformad med detta drifttillstånd i åtanke, med hjälp av vektorfrekvensomvandlingskontroll för att upprätthålla en rimlig rotortemperatur och förhindra kondensat från att fällas ut i olje-gastanken.

Problem 3: Oplanerad stilleståndstid, luftkompressoröverbelastningsutlösning, påtvingad produktionslinjeavstängning

Den mest besvärliga situationen: Utlagda beställningar rusar för att hålla deadlines, och under nattskiftet snubblar plötsligt skruvluftkompressorn halvvägs genom skärningen. Efter omstart skär den av några brädor och snubblar sedan igen.

Den här typen av problem är vanliga i fabriker över hela världen, och orsakerna är i huvudsak två:

Valet av en överdimensionerad kompressor ledde till förlängd drift under lätt belastning. Många tror att ju större luftkompressorn är, desto bättre, och väljer modeller som vida överstiger deras faktiska luftförbrukning. Som ett resultat tillbringar kompressorn det mesta av sin tid i olastat tillstånd, med frekvent belastning och avlastning av motorn som orsakar kraftig värmeuppbyggnad och utlöser överbelastningsskyddet.

Transmissionssystem fel. I remdrivna modeller minskar remmens åldrande friktionen, vilket orsakar slirning. Detta leder till att styrsystemet misstolkar den ökade belastningen, vilket utlöser överbelastningsskydd. Vi stötte på en situation på en produktionslinje i Polen där systemet löste ut fem gånger inom tre månader; orsaken visade sig till slut vara drastiskt slitage på remskivorna, vilket ledde till en kraftig minskning av transmissionseffektiviteten.

Underhållsregister visar att direktdrivna modeller har en betydligt lägre felfrekvens i detta avseende. Det är därför industriella skruvluftkompressorer i allmänhet antar en direktdriven struktur – vilket minskar transmissionskomponenter och sänker potentiella felpunkter genom design. PMS-serien använder en permanentmagnetmotor direkt ansluten till rotorn, vilket eliminerar remmar och växellådor; denna förenklade struktur leder till förbättrad tillförlitlighet.

Problem 4: Elkostnader för höga, luftkompressorer blir den största energiförbrukande enheten på produktionslinjen

Det här är inget nytt ämne. I många fabriker står tryckluftssystem för 15–25 % av de totala elkostnaderna. I laserskärningsverkstäder är denna andel ännu högre på grund av längre drifttider och större luftmängder.

Många människors beräkningar är dock felaktiga. De tittar bara på utrustningens märkskylts märkeffekt och ignorerar den faktiska driftseffektiviteten.

En industrifrekvens på 37 kWskruvluftkompressor, som körs kontinuerligt i 8000 timmar om året, till det globala genomsnittliga industriella elpriset på 0,12 USD/kWh, skulle ha en årlig elkostnad på ungefär: 37 × 0,12 × 8000 = 35 520 $.

En energieffektiv permanentmagnet-inverterkompressor av klass 1, under samma driftsförhållanden, sparar cirka 30%-35% av el årligen, vilket översätts till besparingar på $10 000 till $12,000 per år. Elbesparingen under två år skulle räcka för att köpa en ny maskin.

Den mest lättförbisedda kostnaden här är lossningsförluster. När en gasturbin med ledningsfrekvens är under lastning och avlastning fortsätter motorn att rotera under avlastning och förbrukar cirka 30 %-40 % av tomgångsströmmen jämfört med full belastning; denna energi är helt bortkastad. Permanentmagnetmodeller med variabel frekvens justerar dock hastigheten i realtid efter gasförbrukning, vilket resulterar i nästan noll lossningsförluster.

Problem 5: Frekventa mindre funktionsfel och en eftersläpning av underhållsarbetsorder påverkar utrustningens totala effektivitet.

Detta är en komplex fråga. Tryckluftssystemet innefattar skruvluftkompressorn, torktumlaren, filtret, lufttanken och rörledningarna; ett problem i någon av dessa komponenter kommer att påverka skärkvaliteten.

Vi analyserade data från 32 laserskäranvändare världen över som betjänades mellan 2023 och 2024. Vanliga problem relaterade till skruvluftkompressorer, rangordnade efter förekomstfrekvens, är:

■ Bältesglidning eller brott (29 %)

■ Blockering av oljeavskiljaren leder till för stor tryckskillnad (24 %)

■ Fel i temperaturregleringsventilen som orsakar avstängning vid hög temperatur (16 %)

■ Fel på insugningsventilen (13 %)

■ Motorlagerslitage och onormalt ljud (10 %)

■ Controllerrelaterade problem (8 %)

Bältes- och ventilproblem står för mer än hälften av dessa. Dessa problem är till stor del frånvarande i de enklare permanentmagnet direktdrivna modellerna.

De ovan nämnda problemen har upprepade gånger förekommit på produktionslinjer i olika länder och regioner. För närvarande är den mest mogna lösningen i branschen att ersätta de gammaldags husen med fast frekvens eller dragdrivning med energieffektiva permanentmagneter med variabel frekvens direktdriftskruvluftkompressorer.

Detta betyder inte att den här serien av hus är helt felfri, utan snarare att dess design undviker flera stora felpunkter: eliminerar drivning, eliminerar avlastning med variabel frekvenskontroll och använder intelligent underhållskontroll för att upprätthålla avgasstabilitet. IE5 energieffektivitetsklassade permanentmagnetmotorer genererar själva lite värme men har en relativt hög felfrekvens.

Vi genomförde en jämförande studie på tre produktionslinjer för laserskärning i Vietnam, Mexiko och Turkiet under identiska driftsförhållanden: efter att ha använt permanentmagnethus med variabel frekvens minskade oplanerade tryckluftsrelaterade incidenter med minst 76 %, de årliga elkostnaderna minskade med 30 %-34 %, och skärningskvalitetsrelaterade klagomål minskade med mer än 60 %.

Data i den här artikeln kommer från flera uppsättningar mätningar på plats och statistik från användare; resultaten kan variera under olika driftsförhållanden och miljöförhållanden.

Om du för närvarande har problem med tryckluft, skicka oss dina aktuella driftsparametrar—luftförbrukning, tryckkrav, befintliga utrustningsmodeller och antal skärmaskiner. Vårt tekniska team kan tillhandahålla en kostnadsfri energiförbrukningsanalys och felsökning. Kontaktinformation finns i formuläret på denna sida; en lösning kommer att tillhandahållas inom 24 timmar.