Чиллер для лазерного станка своими руками

Охлаждение CO2 лазера за 5т.р.

Охлаждение лазерных CO2 трубок.. И как 3000 чиллеры убивают лазерные трубки!!..

Самодельная система охлаждения для СО2 ЧПУ лазера

В данном видео показан процесс постройки охладителя воды для лазерного станка практически с нуля своими руками. Холодопроизводительность его 800 Вт при температуре кипения 0 градусов. Аппарат протестирован и показал себя на отлично. Использую я его на лазерном станке с 80 Вт трубкой, запас есть хороший.

Видео Чиллер для системы охлаждения лазерного станка своими руками канала Aleksandr RC fishing

Показать

Чиллер — это агрегат-теплообменник для системы охлаждения лазерного станка. Чиллер осуществляет принудительное охлаждение жидкости, циркулирующей сквозь лазерную трубку (и соответственно, поглощающей избытки тепла, образующиеся при генерации лазерного излучения). Положительным моментом использования чиллера является более точный контроль и поддержание рабочей температуры охлаждающей жидкости. А также сокращение объёма воды в системе охлаждения лазерного станка (см. ниже).

К недостатку применения чиллера можно отнести усложнение и удорожание системы охлаждения лазерного станка с ЧПУ.

Несмотря на это, применение чиллера в некоторых случаях — это единственных способ обеспечения правильного функционирования лазерного оборудования.

Напротив, в ряде случаев система охлаждения станка может отлично работать и без использования чиллера. Чтобы сделать вывод о необходимости применения чиллера, следует рассмотреть принцип функционирования охлаждающей системы лазерного станка.

Откуда берутся излишки тепла?

Лазерное оборудование с ЧПУ осуществляет бесконтактную обработку путём точечного воздействия луча на заготовку. Высокоэнергетический лазер вызывает «местное» увеличение температуры поверхности, из-за чего материал испаряется, и заготовка получает новую форму — обрабатывается. Достоинствами такой технологии является крайне малая толщина шва и аккуратные края реза. Кроме того, за счёт отсутствия сил резания, лазерные станки с ЧПУ могут работать с широким спектром материалов (включая тонкие и непрочные — бумагу, кожу, ткань и т. п.).

Высокоэнергетическое излучение генерируется специальным агрегатом — лазерной трубкой. Большинство доступных на рынке «бюджетных» моделей лазерных станков с ЧПУ комплектуются газовой трубкой — стеклянным цилиндром с запаянной внутри смесью газов (СО2, азота и гелия). При подаче внешнего напряжения (трубка питается от собственного трансформатора) газовая среда инициирует монохромное излучение. С помощью системы зеркал лазер направляется на поверхность заготовки. Подвижная излучающая головка может совершать сложное движение над заготовкой — в соответствии с командами системы ЧПУ. А микропроцессор ЧПУ формирует команды на базе кодов управляющей программы — так осуществляется воплощение заложенной в память станка виртуальной модели в реальное изделие.

Газовые лазеры генерируют стабильное излучение и отличаются экономичностью работы. Именно этим обеспечивается отличное качество и низкая себестоимость обработки заготовок на лазерных станках с ЧПУ. Однако главным недостатком газового лазера является повышенное тепловыделение. Излишки тепла вызывают нагрев лазерной трубки — это значительно снижает ресурс всего агрегата. Чтобы обеспечить стабильную работу — даже при длительной непрерывной обработке заготовок в условиях напряжённого промышленного производства — лазерный станок оснащён системой охлаждения.

Устройство системы охлаждения

Лазерная трубка представляет собой «колбу в колбе» — промежуток между внутренними стенками (заключающими в себе газовую среду) и внешней оболочкой служит «рубашкой охлаждения». Через это пространство во время работы трубки непрерывно прокачивается жидкость. Чаще всего в качестве охлаждающей жидкости используется чистая водопроводная вода. Соответственно, для поступления и отвода жидкости лазерная трубка имеет припаянные с обоих концов штуцеры.

Давление для принудительной циркуляции жидкости создаёт водяной насос (электрический, погружного типа). Насос располагается на дне ёмкости с запасом жидкости, а его нагнетающий патрубок соединяется гибким шлангом с приёмным штуцером лазерной трубки. Приёмный штуцер расположен «спереди» трубки — у излучающего торца (там где «выходит» лазерный луч и где нагрев максимален). Соответственно, отводящий штуцер («сзади» лазерной трубки) соединяется со сливным шлангом, опущенным в ёмкость с водой.

Специальная водяная ёмкость выполняет сразу три функции:

• служит для установки водяного насоса (путём его погружения на дно — под слой жидкости);
• содержит весь запас жидкости, необходимый для правильного функционирования системы;
• играет роль теплообменника — нагретая жидкость на выходе из лазерной трубки охлаждается при смешении с основной массой воды в ёмкости.

Последняя функция является своеобразным «слабым звеном» в конструкции системы охлаждения. Так для нормальной работы лазерного станка, сквозь лазерную трубку должно прокачиваться не менее 2-5 литров воды в минуту. В то же время, температура запаса воды в ёмкости не должна превышать 25 °С. Это значит, что общий объём жидкости должен составлять от 60 до 100 литров!

Понятно, что для хранения такого объёма воды нужна очень большая ёмкость (имеющая к тому же высокие стенки — для обеспечения полного погружения насоса). Это определяет значительные габариты системы охлаждения и накладывает ограничения на размещение лазерного оборудования. Кроме того, превышение температуры жидкости свыше рабочей (25 °С) потребует либо остановки процесса обработки и остужения воды естественным образом. Либо долива холодной воды с тщательным «ручным» контролем температуры. Помимо отсутствия автоматического контроля, подобное «ручное управление» несёт в себе риск загрязнения жидкости при доливе, или при эксплуатации системы с открытой ёмкостью. Кроме того, правила техники безопасности требуют проводить долив или замену охлаждающей жидкости при выключенном питании лазерного станка и водяного насоса. А это значит, что процесс обработки изделий в любом случае придётся прерывать — и терпеть убытки от простоя оборудования!

Применение чиллера

Чиллер представляет собой агрегат для активного охлаждения воды. Упрощенно, конструктивная схема чиллера представляет собой водяной радиатор, принудительно обдуваемый воздухом, и электронный терморегулятор. Сквозь радиатор циркулирует вода из системы охлаждения лазерного станка. И охлаждается за счёт обдува радиатора воздухом (более дорогие агрегаты содержат фреон и осуществляют охлаждение жидкости по принципу бытового холодильника). Чиллер одновременно является хранилищем запаса охлаждающей воды (заменяя таким образом «пассивную» ёмкость в традиционной схеме системы охлаждения).

При использовании чиллера значительно сокращается объём охлаждающей воды (требуется всего 9 литров, а не 100 как в системе без чиллера!). Это сокращает габариты охлаждающей системы и позволяет интенсифицировать процесс производства (не требуется останавливать лазерный станок — даже при длительной работе на максимальной мощности лазера перегрев жидкости не происходит).

Однако чиллер повышает суммарные затраты на обработку изделий — как за счёт большего расходя электроэнергии, так и за счёт сравнительно высокой стоимости самого чиллера. Таким образом, его применение оправдано лишь при интенсивном производстве и/или при строгих ограничениях по площади размещения оборудования. Во всех остальных случаях традиционная («пассивная») система охлаждения вполне справится с функцией поддержания необходимого температурного режима лазерного станка с ЧПУ.

---