Что нужно знать о системе охлаждения лазерной трубки перед покупкой СО2 станка?

Ниже слева направо представлены: Погружная помпа, Чиллер CW-3000, Чиллер CW-5000 с лицевой и обратной стороны, Чиллер CW-5200.

Сердцем любого лазерного станка является лазерная трубка СО2. Именно в ней происходит генерация луча с помощью которого производится обработка ваших заготовок. Для того чтобы это сердце долго и плодотворно работало необходимо создать определенные условия, главным из которых является температурный диапазон работы.

Классическая лазерная трубка от компании EFR Lasea

Производители лазерных трубок уже все предусмотрели в конструкции и нам необходимо лишь следовать их рекомендациям. Трубка выполнена из стекла и имеет несколько контуров. В двух из них закачена смесь газов, основным из которых является CO2 (отсюда и название трубки и станка, в составе которого она работает). Именно в этой газовой среде происходит генерация лазерного луча. Также есть второй контур, в котором должна циркулировать жидкость и уносить с собой выделяемое при работе тепло.

Почему необходимо охлаждать лазерную трубку СО2?

У каждой трубки есть свой номинальный ресурс который составляет тысячи часов: от 2500 часов у трубок малой мощности и No Name производителей до 6 000 - 10 000 часов у трубок большей мощности и известных брендов таких как Lasea, Reci. Этот ресурс не аксиома и достижим только при поддержании температурного диапазона работы. Если этот температурный диапазон будет превышен, то:

Это происходит потому, что если температура превышена, то деградация газов в лазерном излучателе ускоряется и может стать необратимой. При правильных же условиях эксплуатации трубки могут эффективно служить долгие годы.

1. Снизится мощность излучателя, т.е. потеряется производительность;
2. уменьшится ресурс лазерной трубки. Чем ниже температура, тем больше ресурс.

Какая температура должна быть установлена в системе охлаждения?

Оптимальная стабильная рабочая температура это 15-17 °C при температуре окружающей среды от 12 °C до 28 °C. Можно чуть меньше или чуть больше. Посмотрите характеристики установленные производителем лазерной трубки. Избегайте перегрева.

Чем больше разница температур между внешней средой и циркулируемой жидкостью, тем выше риск выпадения конденсата. Особенно это критично для полупрозрачного зеркала (откуда из трубки бьет луч), а также высоковольтных контактах.

При большой разнице внешней и внутренней температур устанавливайте в системе охлаждения температуру, ориентируясь на точку росы.

Кроме этого, большая разница температур может привести к механическому повреждению трубки в виде трещины, в том числе и микротрещин, через которые улетучивается газ и (или) устремляется охлаждающая жидкость.

Лазерная трубка заполненная охлаждающей жидкостью (тосолом) и непригодная для дальнейшей работы

Варианты оборудования для системы охлаждения

Основные варианты можно разделить на:

1. Погружная помпа;
2. промышленные чиллер серии CW-3000;
3. промышленные чиллер серии CW-5000, CW-5200 и CW-5202 и др;
4. пивной чиллер;
5. иные системы сконструированные самостоятельно, например, переделанный кондиционер, старый холодильник.

Каждое решение имеет место быть. Если вы профессиональный холодильщик и можете самостоятельно рассчитать и сконструировать систему охлаждения, то можете остановиться на этом месте и дальше не читать, если нет, то подробно ознакомьтесь с этими системами.

Погружная помпа

Погружная помпа

Погружная помпа, она же аквариумная помпа это самое простое решение, которое идет по умолчанию в комплекте поставки лазерного CO2 станка. Задача помпы — гонять жидкость по кругу. Они отличаются мощностью и размерами. Для трубок небольшой мощности (до 50вт, а с некоторыми оговорками и до 60вт) подойдут маломощные небольшие. Если вы хотите использовать помпу для трубок большей мощности, то подумайте о замене на помпу большего размера способную за единицу времени проталкивать больший объем жидкости.

Выбирая систему охлаждения с погружной помпой, выберете как можно больший по объему резервуар. По прежнему самым важным параметром остается температура охлаждающей жидкости в этом резервуаре, но чем больше выбранная вами емкость по объему тем больше по времени происходит нагревание. Накройте ее крышкой для создания максимальной герметичности. При попадании пыли и грязи, насос установленный в помпе может не справится с нагрузкой и выйти из строя. Кроме этого, жидкость ухудшит свои теплопередающие свойства. Нам известны случаи, когда мелкие обрезки из лазерного станка попадали в таз с водой, а потом оказывались внутри лазерной трубки, значительно уменьшая проток воды.

Даже если вы не работаете на станке, то температура охлаждающей жидкости со временем станет равна температуре окружающей среды (комнатной температуре).

Возможные способы работы:

1. Смена охлаждающей жидкости на более холодную. Если по-простому, то выливаем теплую жидкость, заливаем вместо нее холодную. Или меняем резервуары, если у нас их больше чем один;
2. делаем такую систему проточной. Т.е. после прохождения по лазерной трубке жидкость не возвращается обратно в резервуар, а например, сливается в систему канализации. А вместо нее в емкость поступает новая (холодная) вода;
3. установка резервуара в холодильник, погреб, смотровую яму в гараже для охлаждения воды в резервуаре;
4. еще один вариант — добавлять лед. Например, заморозка воды в пластиковых бутылках и опускание их в емкость. При таянии лед поглощает тепло.

В любом случае за температурой охлаждающей жидкости необходимо следить и лучшим вариантом является установка в емкость термометра.

Чиллеры для лазерного станка

Чиллеры относятся к промышленным решениям с принудительным охлаждением. При выборе чиллера, нужно учитывать время непрерывной эксплуатации лазерной трубки, режимы работы оборудования на вашем предприятии или мастерской, температуру в помещении, мощность лазерной трубки.

Внутреннее устройство охладителя CW-3000

Чиллер CW-3000

CW-3000 представляет собой относительно недорогое решение. Его цена составляет в среднем 12 000 -18 000 рублей. Это простая система с принудительным воздушным охлаждением. Внутри этого чиллера установлена емкость объемом 6 литров, помпа для прокачки жидкости, радиатор и вентилятор который его обдувает. На лицевой панели система управления и сигнализации при потере необходимого давления(потока) и превышении температуры выше заданной. Так как чиллер CW-3000 охлаждает жидкость воздухом из помещения в котором установлен, то он не способен охладить жидкость ниже температуры этого самого воздуха. Т.е. если у вас в помещении температура 26 градусов, то и жидкость в лучшем случае, будет стремиться к 26 градусам, а за счет забираемого тепла из лазерной трубки будет по факту еще выше. А как мы помним, оптимальная рабочая температура лазерной трубки - 15-17 градусов.

Устройство чиллера CW3000

Преимущество CW-3000 над системой охлаждения с помпой прокачки воды в том, что с ним вы сразу получите герметичную систему охлаждения лазерной трубки, а также систему оповещения, если охлаждающая жидкость перестанет циркулировать + он занимает меньше места в сравнении с 80-ти литровым резервуаром.

Используя CW-3000 возможно сделать систему с принудительным охлаждением. Первый способ — поставить чиллер в холодильник. Второй — сделать промежуточный резервуар и установить его в холодильник. Некоторые ставят его под кондиционер.

Чиллер CW-5000, CW-5200 и CW-5202

Чиллеры CW-5000 и CW-5200 - промышленные агрегаты с принудительным охлаждением. В целом, их устройство схоже с чиллером CW-3000. Но вместо радиатора и обдува его воздухом, в них используется хладоген, в качестве которого используется фреон. В этих машинах мы можем настраивать поддерживаемый диапазон рабочих температур. С легкостью выдерживать оптимальную рабочую температуру жидкости в - 15-17 градусов.

Чиллер CW-5000

Преимущество CW-3000 над системой охлаждения с помпой прокачки воды в том, что с ним вы сразу получите герметичную систему охлаждения лазерной трубки, а также систему оповещения, если охлаждающая жидкость перестанет циркулировать + он занимает меньше места в сравнении с 80-ти литровым резервуаром.

У CW-5000 и CW-5200 также есть панель управления и система сигнализации.

Отличием охладителя CW 5202 является его возможность работы сразу с двумя устройствами. Ими могут быть как две лазерные трубки, так и например, лазерная трубка и шпиндель фрезерного станка. Сзади у него в отличие от собратьев, установлены не два — один входной тракт и один выходной, а два.

CW 5202 сзади имеет два входа и два выхода

Выбор любого охладителя 5000-ой серии является лучшим выбором для вашей лазерной трубки. У этого решения только один минус — цена. В среднем, цена составляет 35000-50000 рублей. Поэтому заставляет подумать о бюджетных альтернативах, одним из которых является пивной чиллер.

Пивной охладитель

За счет того, что он также использует фреон при своей работе, то его можно рассмотреть как более бюджетную альтернативу. Более подробно про устройство и работу пивных чиллеров можно посмотреть на форумах, специализированных ресурсах. Готовые решения можно посмотреть на Авито.

Какую охлаждающую жидкость применять? Вода из-под крана, дистиллированная вода, антифриз (тосол) или спирты?

Мы, вслед за производителями лазерных трубок, советуем применять в качестве охлаждающей жидкости дистиллированную воду. Она из-за своего коэффициента теплопередачи лучше забирает тепло и лучше его отдает, не содержит химических примесей, которые могут оседать в системе, а также, если система герметична, то она не цветет в отличие от обычной воды из под-крана.

В случае эксплуатации лазерной трубки при температурах ниже нуля вы можете использовать антифриз (тосол), но только на свой страх и риск. Помните, что антифриз может навредить лазерной трубке и привести ее в негодность. В зависимости от условий эксплуатации допускается разбавление антифриза водой в соответствующих пропорциях по инструкции производителя.

Можно ли использовать в качестве охлаждающей жидкости спирты и другие смеси? Это возможно, проверено опытным путем, но никак не регламентировано. Поэтому все охлаждающие жидкости, кроме дистиллированной воды, вы используете на свой страх и риск.

К примеру, при температуре окружающей среды выше нуля, вы можете попробовать смесь дистиллированной воды и изопропилового спирта в расчете 1 литр спирта на 5-7 литров воды.

Очистка системы охлаждения лазерного станка

Если вы столкнулись с загрязнениями в системе охлаждения, то в зависимости от их характера используйте необходимое средство. Избавиться от продуктов цветения (органики) можно, к примеру, погоняв по системе охлаждения раствор теплой щелочи. Если это налет накипи и отложения солей, то поможет теплый раствор с лимонной кислотой из расчета 100 грамм кислоты на 5 литров.

Заключение:

Надеемся, что данная статья была полезной для вас. Если у вас остались вопросы, то смело можете обратиться к любому из менеджеров компании ЧПУ24.РФ или выбрать на сайте с полученными новыми знаниями выбирайте свой лазерный станок или чиллер.