Охлаждение лазерной трубки в мощном станочном оборудовании является обязательным условием его безопасной и надежной эксплуатации, стандартной водяной помпы с отсутствием возможности регулировки температуры в большинстве случаев недостаточно. Проблема решается установкой чиллера – активного водоохладителя, в разы снижающего объемы тепловыделения заправленных газом излучателей. Такие устройства предлагают купить многие зарубежные производители, лидером продаж является КНР с серией CW. Выбор конкретной модели зависит от учитываемых в комплексе условий, включая мощность трубки станка, интенсивность его эксплуатации, температуру окружающей среды и экономические соображения.
Каким образом работает чиллер
Система охлаждения водой предусмотрена у всех лазеров с достаточной для гравировки и резки мощностью без исключения, в базовом исполнении она представляет собой перекачивающую жидкость помпу, трубки и емкость. При выполнении разовых работ, небольшом формате обрабатываемых заготовок и контроле за уровнем и температурой реагента она является вполне эффективной, при организации непрерывного производства лазерные станки нуждаются в доукомлектации чиллерами. Их установка продляет срок службы излучателей и в разы снижает потребность в объеме охлаждающей жидкости.
Понять потребность в этом устройстве позволяет простой пример: при равной мощности трубки в имеющуюся по умолчанию систему с помпой закачивается около 100 литров воды, в контур с чиллером – не более 9. Помимо потребности в высокой емкости для хранения такого объема (функции которой часто выполняет обычное ведро, что не всегда безопасно) циркулирующая жидкость далеко не всегда успевает охлаждаться, что в свою очередь приводит к перегреву лазерной трубки и вынужденному останову станка. Минусом перекачки помпы также является испарение и потребность в частом подливе воды (как показывает практика, при интенсивной работе оборудования – раз в час как минимум), что также не всегда удобно.
Обратной стороной использования чиллера является повышение затрат на процесс обработки материала лазером, как из-за высокого потребления электричества, так из-за стоимости этого оборудования. Экономически его применение оправдано при непрерывной эксплуатации лазерных установок, строгих ограничениях по площади, высокой температуре окружающей среды или совмещении этих факторов. В идеальном варианте его потребность и характеристики обосновывают расчетом, а выбор модели доверяют специалистам.
Возможности чиллера во многом зависят от реализованного способа охлаждения, исходя из этого фактора они разделяются на воздушные (например S&A CW-3000) и фреоновые (S&A CW-5000). Конструктивное исполнение в обоих случаях схожее: поступающая от лазерной трубки нагретая вода направляется в теплообменник с электронным регулятором и охлаждается путем обдува воздуха или контакту через стенки с хладагентом. Модели второй группы обходятся дороже, но выигрывают в эффективности и эргономичности, многие из них оснащаются контроллерами и оповещателями о достижении критической температуры, исключающими риски перегрева лазера.
В целом, установка чиллера решает ряд проблем и задач, к общим преимуществам таких систем относят:
- Улучшение качества выпускаемой продукции за счет повышения точности лазерной резки.
- Сокращение к минимуму сбоев и простоев оборудования, снижение трудоемкости процессов.
- Возможность настройки работы системы (большинство современных моделей имеют удобную панель управления с соответствующими индикаторами и задатчиками).
- Отсутствие шума.
- Возможность размещения в условиях ограниченной площади производственного помещения.
- Продление срока эксплуатации трубки и лазерного станка.
Рекомендации по выбору чиллера
Чаще всего эти устройства подбираются под конкретный проект, предполагается, что модель станков, их характеристики и количество уже известны, также, как и условия и задачи производства. Практика показывает, что приобретение чиллера окупается экономически только при организации непрерывной лазерной резки и гравировки и серийном выпуске изделий на продажу, в остальных случаях введение его в схему положительно сказывается на долговечности и безопасности работы станков и отрицательно — на себестоимости продукции.
Подбор чиллера начинают с определения способа охлаждения реагента. При этом учитывается, что воздушные разновидности решают вопрос снижения объема потребления циркулирующей в системе жидкости до 9-10 л (по сути эти устройства совмещают функции емкости для хранения и обратного теплообменника), но не могут снизить температуру воды в лазерной установке ниже имеющейся в помещении. По этой же причине они не способны поддерживать ее на заданном уровне или своевременно реагировать на изменение нагрузки или климатических условий. В итоге их рекомендуют приобрести при обслуживании станков с ЧПУ с мощностью лазера в пределах 60 Вт, преимущественно задействованных при решении задач гравировки и штампования.
Модели с фреоновым хладагентом обходятся дороже (в простейшем варианте они стоят не менее 30000 рублей), но выигрывают в эффективности и простоте управления. Они позиционируются как средние и профессиональные, в большинстве их них предусмотрены функции автоматического контроля и поддержания температуры охлаждающей лазерную трубку жидкости при любых внешних условиях. Их установка целесообразна при организации работы граверов и резчиков с мощностью излучателя от 80 Вт и выше (опыт показывает, задействование в таких случаях воздушных чиллеров или пассивных систем приводит к перегреву в течение 15 мин) или охлаждении воды для двух и более лазеров.
Обычная вода допустима только в пассивных системах охлаждения лазерных станков, в остальных случаях рекомендуют заливать дистиллят или антифиз. Последний оптимален для фреоновых разновидностей, лучшие отзывы имеют нетоксичные марки с пропиленгликолем. Главными минусами антифриза являются меньшая теплоемкость (заливка его в контуры при обслуживании нескольких станков может быть неэффективной), вязкость и текучесть (все стыки и соединения нуждаются в периодической проверке), но в остальном он в разы выигрывает даже у дистиллята (такой хладагент не цветет и не замерзает при минусовых температурах).
При покупке чиллера обращайте внимание на:
- Возможность подогрева циркулирующей в контуре дистилляционной воды при минусовой температуре окружающей среды (данная опция реализована у многих фреоновых моделей, но этот момент стоит уточнить). В целом для охлаждения лазерной трубки в станке рекомендуется поддерживать этот параметр на уровне до +20 °С (максимум – до +25), но по понятным причинам сам хладагент не должен замерзать.
- Наличие или отсутствие датчиков контроля температуры, индикаторов и/или сигнализаторов с аварийным звуковым оповещением. Данный критерий особенно актуален при обслуживании более одного излучателя, нагрев воды свыше +60 °С является опасным для системы и лазерного оборудования, при отсутствии возможности постоянного наблюдения предпочтение отдается моделям с серьезной защитой и опцией автоматического отключения.
- Мощность охлаждения (в кВт и БТЕ/ч), собственно являющейся главной рабочей характеристикой чиллера, подбираемой в сравнении с установленными на станке лазерами и их числом.
- Емкость бака, максимально допустимый уровень подъема циркулирующей в контуре жидкости.
- Параметры питающей сети, мощность потребления компрессора и помпы.
- Габариты и вес устройства.
- Условия доставки, гарантийные обязательства производителя.
