Компрессор и охлаждение для лазерного станка

Статьи в черновиках могут лежать годами, надо что то делать) Итак — немного продолжения про лазер. Ранее я делал обзор нашего лазерного станочка. Недолгая эксплуатация показала, что надо что то делать с охлаждением, воздухом и вентиляцией. В этом посте я расскажу про компрессор для лазерного станка и про охлаждение для лазерного станка, что пришлось нам городить.

Скажу сразу, всем желающим купить маленький лазерный станочек на балкон. Даже если вы поставите термоядерной производительности вытяжку, заклеите все щели скотчем, замажете все стыки герметиком — ЗАПАХ БУДЕТ! Если вы режете фанеру — терпимо, а вот если пластик… еще хуже войлок или резина — там уже конкретная вонища, если резина пахнет серой то вот войлок палеными волосами. Поэтому если есть идея открыть центр лазерной резки в офисном центре — это возможно только если ваши соседи очень неприхотливы.

Ну а у нас цех, эти проблемы мало беспокоят, ну кроме шума который мешает в обеденный перерыв. Итак, штатная аквариумная помпа, что шла в комплекте к лазерному станку, слаба (80Вт 0,35 атм, 70 л/мин). Для гравировки — норм, для резки — маловато будет.

Тут я должен рассказать зачем лазерному станку воздух, для тех кто не сталкивался. Сжатый воздух выполняет двоякую функцию при резке лазером. Первая — создает избыточное давление в пространстве перед линзой, не допуская попадания дыма и продуктов сгорания на линзу, что приведет к ее быстрой порче. Вторая функция, актуальная для резки — это выдув продуктов сгорания/плавления  из зоны резки. Если этого не делать, то край реза будет неровным и сильно закопченным. Исходя из первого требования (защита линзы) становится ясно какие требования к воздуху — сухой, чистый. Второе требование говорит о давлении — нужно хорошее давление и хорошая производительность. Аквариумный для резки слабоват — не развивает давления.

Масляный компрессор — не самое лучшее решение — масляный туман, который образуется при работе такого компрессора попадает в воздух и будет со временем пачкать линзу — нужно делать предварительные фильтры перед станком. Исходя из этого мой выбор — мембранный компрессор. Гуглежка показала варианты вроде Fengda AS-09 за ценник порядка 10 тыс.р., медицинские стоматологические за цену в 10 раз большую. Поиск по закромам вывел на свет этого советского монстра:

Компрессор диафрагменный УК-1М. Производства ПО «Киевприбор», 1982 г. 880Вт мощщи (по шильдику), до 4 атм, может даже качать воду! Производительность правда ниже — до 20 л/мин.

Мотор АОЛБ31-2 400Вт 2920 об/мин. Компрессор огромный, тяжелый, шумный, вибрирует, но… при должном уходе оставите правнукам.  Проводим полную ревизию, чистку, черт его знает что им качали до меня.

Кто то, зачем-то вмешался в родную электросхему:

Разбираем. У двигателя требует замены подшипник

Собираем обратно попутно не жалея смазки. И тут я ошибся, и перепутал пусковую и рабочую обмотки двигателя (у этого асинхронного двигателя две обмотки, пусковая и рабочая, пусковая запускается только на момент старта когда кнопка ПУСК зажата до упора, не самое удобное решение с точки зрения эксплуатации). Понял это когда из вращающегося двигателя пошел дымок… А потом я повторил свою ошибку второй раз, и второй раз с дымком! Но двигатель выжил, сказался огромный запас прочности, и то, что пусковая обмотка используется кратковременно.

Для очистки воздуха от пыли я из автомобильного фильтра от москвича сделал предфильтр на впуск.

Особенность работы мембранных компрессоров — давление регулируется на самом компрессоре путем перетока части воздуха в атмосферу, поэтому про регулировку дросселем на лазерной голове можно забыть — если мембранному насосу заткнуть выход это увеличит нагрузку на мембрану и вызовет ускоренный износ. Хотя в целом компрессор на фото спокойно выжимал 4 атм.

Итог: Работает отлично, шумно, вибрирует но за почтибесплатно я считаю шикарно.

Часть два — охлаждение.

Лазер нужно охлаждать, причем оптимальная температура для лазера около 18°С. Причем ее нужно держать стабильной, если она будет сильно меняться — это уменьшит ресурс трубки (тепловое расширение, деформация — и привет трещинам или нарушению юстировки). Зимой еще как то справлялся открывая дверь на улицу, а когда будет жара +32 — то штатный чиллер не в состоянии охладить до температуры ниже температуры воздуха и возможен перегрев. Нужен фреоновый (CW 5000) — но вы его цену видели??? Гуглежка показала очень практичное решение — пивной охладитель. б/у пивной охладитель мы купили за 9000 руб (вот тут) Бонусом — отличная штатная помпа. Из минусов — нужно делать систему контроля температуры — нельзя охлаждать ниже температуры выпадения росы, если конденсат выпадет на выходной линзе — трубка выйдет из строя, вода хорошо поглощает лазерное излучение нагреваясь.

Как всегда — начинаем с полной переборки и чистки. Пивной охладитель б/у, но холод производит — большего и не требуется. Вытаскиваем дохлых тараканов и мышей

Моем бак, проверяем — действительно морозит:

Заливаем дистиллированной водой:

Ну и городим простую систему управления — китайский термоконтроллер REX-C100, твердотельное реле и термопара. Помпа работает всегда, компрессор холодильника охладителя — от контроллера. Настраиваем период работы максимально большим, дабы не насиловать двигатель частыми включениями. Alarm я настроил в +5, тоесть если температура отклонится от заданных +18 на пять градусов, то сработает контакт реле alarm и станок остановится по защите. Датчик потока включается последовательно, но его пока нет(

Итог: работает хорошо, на заданную температуру выходит быстро, держит четко — даже при полной нагрузке она не растет. Старый чиллер CW-3000 теперь продается :)

UPD. Внезапно у насоса изменился звук работы, и пропало давление. Думал мембрана порвалась, но нет — развалился шплинт крепления клапана, починил. Голова у насоса разбирается если открутить с нее все.