Станок выбирают по мощности и полю, а вспомогательный газ подбирают в последнюю очередь — и потом платят за это каждый месяц. При этом газ определяет три вещи: что вы в принципе можете резать, как выглядит кромка и сколько стоит метр реза. Ниже — таблица «материал → газ → чистота», цена каждой девятки в кубометрах воздуха и расход газа на метр реза. Давление 25–40 бар, дожимной компрессор и окупаемость — тема отдельной статьи, ссылка внизу.
Три газа и три экономики
Луч плавит металл, а рез формирует газ: выдувает расплав, охлаждает зону реза, даёт повторяемость и — главное — управляет химией процесса.
| Газ | Что делает в резе | Кромка и скорость | Давление на сопле |
|---|---|---|---|
| Азот | инертен, вытесняет кислород: металл плавится, но не горит | чистая, без окалины; скорость ниже | высокое, от 8 бар |
| Кислород | экзотермическая реакция с железом — металл горит и отдаёт тепло | с оксидным слоем; режет толще и быстрее | низкое, единицы бар |
| Сжатый воздух | ~78 % азота и 21 % кислорода — работает как ослабленный кислород | окисленная, темнеет; скорость средняя | высокое |
Кислород и азот в резке не конкурируют — у них разные металлы. Спор идёт только на границе, где применимы обе схемы, и решается он требованием к кромке, а не ценой газа.
Какой газ под какой металл
| Материал и толщина | Газ | Почему так |
|---|---|---|
| Нержавеющая сталь, весь диапазон | Азот 99,5–99,999 % | деталь идёт в сварку или на вид без зачистки — окалина недопустима |
| Алюминий и его сплавы | Азот | в кислороде кромка рваная, с заусенцами |
| Углеродистая сталь от ~6 мм | Кислород | тепло реакции: режет толще и быстрее, чем азот на той же мощности |
| Сталь под покраску | Азот | окисленная кромка плохо держит покрытие |
| Тонкий лист, кромка некритична | Сжатый воздух | самый дешёвый вариант, но кромка окисляется |
| Медь, латунь, титан | Азот или аргон | отдельная задача, считается под станок и деталь |
Правило, которое экономит больше всего: газ выбирает не снабженец по прайсу, а технолог по требованию к детали.
Как читается чистота: N27, N48, N50
Обозначение вида NXY: X — количество девяток в процентной записи, Y — последняя значащая цифра. Это не «цифра после запятой», как часто пишут, — отсюда и путаница в таблицах поставщиков.
| Обозначение | Чистота, % | Остаток примесей |
|---|---|---|
| N27 | 99,7 | 3 000 ppm |
| N45 | 99,995 | 50 ppm |
| N48 | 99,998 | 20 ppm |
| N50 | 99,999 | 10 ppm |
| N55 | 99,9995 | 5 ppm |
Серийные адсорбционные генераторы азота АГС выпускаются с чистотой до 99,9995 %, предел технологии по азоту — 99,9999 %. Мембранная станция на этих задачах не работает: её рабочий потолок 99 %, а 99,5 % — граница, выше которой мембранного решения нет. По кислороду серийный генератор даёт 93 ± 2 %, и для резки этого достаточно; потолок одной ступени на цеолите — 95,6 %, выше он поднимается второй ступенью деаргонирования под задачу.
Маркер на участке: если срез на нержавейке начал желтеть или синеть — проверяйте не станок, а концентрацию азота. Цвета побежалости означают, что кислорода в газе больше, чем допускает процесс: генератор работает на пределе, просело давление в сети или баллонная партия не соответствует этикетке.
Цена каждой девятки — в кубометрах воздуха
Азот и кислород на площадке получают из воздуха, поэтому цена чистоты измеряется не в рублях за баллон, а в кубометрах сжатого воздуха на кубометр продукта. Коэффициент K определяет мощность компрессора, то есть счёт за электроэнергию.
| Чистота продукта | K, нм³ воздуха на 1 нм³ продукта |
|---|---|
| Азот 95 % | 2,0 |
| Азот 99,5 % | 2,9 |
| Азот 99,9 % | 3,5 |
| Азот 99,99 % | 4,8 |
| Азот 99,999 % | 6,94 |
| Кислород 93 ± 2 % | 13,0 |
Между азотом 95 % и азотом 99,999 % разница по воздуху — 3,9 раза, и во столько же раз отличается мощность компрессорной линии. Требование «возьмём 99,999 % на всякий случай» — самое дорогое решение в проекте резки. Второе: кубометр кислорода 93 % обходится примерно в 2,5 раза дороже по воздуху, чем кубометр азота 99,9 % (13,0 против 5,3). Методика перевода K в рубли на вашем тарифе — в статье о себестоимости азота.
Сколько газа уходит на метр реза
Расход на метр = расход станка ÷ скорость реза в метрах в час.
В примере принято (подставьте цифры из паспорта станка): нержавейка 3 мм — 30 нм³/ч азота при 2 м/мин; углеродистая сталь 8 мм — 3 нм³/ч кислорода при 1,5 м/мин; сталь 2 мм на воздухе — 24 нм³/ч при 3 м/мин.
| Задача (в примере) | Газ | Расход, нм³/ч | Скорость, м/ч | нм³ на метр реза |
|---|---|---|---|---|
| Нержавейка 3 мм | Азот 99,9 % | 30 | 120 | 0,25 |
| Углеродистая сталь 8 мм | Кислород 93 % | 3 | 90 | 0,033 |
| Сталь 2 мм, кромка некритична | Воздух | 24 | 180 | 0,13 |
По объёму газа метр реза в азоте выходит примерно в 7,6 раза дороже метра в кислороде. Но кубометр кислорода 93 % дороже кубометра азота 99,9 % примерно в 2,5 раза по воздуху — значит, в деньгах разрыв сокращается до примерно трёхкратного. Это и есть ответ на вопрос «насколько дороже резать в азоте»: втрое по газовой составляющей, а не «в разы» и не «примерно одинаково».
Дальше цифру умножают на себестоимость вашего кубометра и месячный метраж. Расчёт по азоту в рублях и с окупаемостью — в статье «Азот для лазерной резки»; четыре способа посчитать расход, если цифры нет вообще, — в статье «Сколько азота вам реально нужно».
Давление и откуда берётся газ
Стандартное давление продукта на выходе генератора азота — 7 бар, кислорода — 5 бар. Резке в азоте этого мало: типовые режимы требуют 25 бар и выше, в отдельных задачах до 40 бар. Поэтому азотная станция для лазера — всегда связка «генератор + дожимной компрессор + буферные ресиверы высокого давления», причём поршневой дожим не рассчитан на работу без остановок: при трёхсменной резке ставятся два аппарата в параллель с переключением. Кислородной резке дожим не нужен — там рабочее давление единицы бар.
Способ снабжения меняет цену куба на порядок: баллоны — сотни ₽ за нм³, привозной жидкий газ и договор он-сайт — десятки ₽, собственная установка — единицы ₽. Ориентир для участка резки: баллон 40 л при 150 бар содержит 6–6,3 нм³ газа, а порог, после которого своя генерация обычно дешевле баллонов, — около 100 баллонов в месяц. Станок из примера выше (30 нм³/ч, 6 часов чистого реза в смену, 22 смены) съедает около 3 960 нм³ в месяц — это 630–660 баллонов: порог пройден с шестикратным запасом.
Оборудование: азотные станции · генераторы кислорода · весь каталог. Отраслевые решения — в разделе «Лазерная резка».
Три строки, которые проверяют в любом ТКП
- Чистота — под металл, а не «с запасом», и рядом с ней производительность именно на этой чистоте, а не на максимальной.
- Давление — до станка, а не до генератора. Для азота в комплекте обязаны быть дожимной компрессор под ваш диапазон и буферные ресиверы высокого давления (например, четыре по 0,25 м³ на 40 бар). У АГС это часть комплекта, а не опция «докупите сами».
- Модуль набора концентрации. Пока газ не вышел на заданную чистоту, он не подаётся в линию — иначе первые метры реза после пуска идут в брак.
Сроки и условия называем сразу: серийный генератор со склада — от 14 дней (только генератор, не станция целиком), станция целиком — 110–120 дней с подписания договора, с прозрачным графиком работ; в стоимость входят шефмонтаж, пусконаладка, инструктаж и доставка. Стандартно ставится контроллер Siemens LOGO!, сенсорная панель на S7-1200 — опция за доплату. Гарантия — 12 месяцев с ввода в эксплуатацию, но не позднее 18 месяцев с поставки.
Допущения
- Значения K типовые, для приведённых условий (+35 °C, влажность 90 %); точный коэффициент модели указывается в ТКП.
- Расходы и скорости в таблице «нм³ на метр реза» — пример на типовых значениях. Подставьте цифры своего станка: результат изменится пропорционально, структура расчёта — нет.
- Границы по толщинам — ориентиры для предварительного выбора; реальная зависит от мощности источника и требований к кромке.
Частые вопросы
Можно ли резать нержавейку в кислороде, если азот дорогой?
Рез получится, но кромка будет с оксидным слоем: под сварку и покраску деталь придётся зачищать. Считать надо не газ, а деталь — стоимость зачистки обычно перекрывает экономию на газе.
Нужен ли азот 99,999 % для резки?
Только если этого требует деталь. Между 99,9 % и 99,999 % расход воздуха растёт с 5,3 до 7,8 нм³ на кубометр азота — почти в полтора раза, и это ежемесячный счёт за электроэнергию, а не разовая доплата.
Хватит ли кислорода 93 % для резки чёрной стали?
Для резки — да: работает окислительная реакция, а остаток (аргон и азот) ей не мешает. При этом правило «чем ниже концентрация кислорода, тем медленнее резка» справедливо, поэтому концентрацию проверяют при подборе, а не после монтажа.
У нас уже есть компрессор высокого давления и ресиверы. Генератор подключится?
Да, это типовая схема: азот закачивается в существующий ресиверный парк и идёт на станок через редуктор. Действующее оборудование учитывается в проекте и снижает стоимость комплекта.
Подобрать газ под свой станок
Пришлите четыре параметра — материал, толщину, часов чистой резки в смену и марку станка, — и инженер АГС за 1 рабочий день вернёт: какой газ и какой чистоты нужен, какая модель закрывает расход, нужен ли дожимной компрессор и во сколько обойдётся ваш кубометр на вашем тарифе.
