氣體在激光切割機(jī)中的影響

不同輔助氣體對激光切割機(jī)質(zhì)量的影響

　　首先，我們來了解一下激光切割的過程：發(fā)振器產(chǎn)生的激光通過透鏡后，被匯聚于一點(diǎn)形成極小的光斑，通過精確控制透鏡與板材的距離，保證激光光斑穩(wěn)定在材料厚度方向上的某一位置，此時由于透鏡的匯聚作用，光斑處聚集了功率密度非常大的激光能量，功率密度通常能達(dá)到106～109W/cm2，材料吸收光斑能量后瞬間熔化，通過使用輔助氣體將熔化的液體吹離材料完成切斷加工。

　　在整個切割過程中，輔助氣體的主要作用是形成驅(qū)動力，將熔化金屬液體從材料本身去除，這個過程中不同種類的氣體對于材料和斷面的影響是不同的：

01、氧氣作為輔助氣體時

　　在吹離熔化金屬液體的同時，還會發(fā)生氧化反應(yīng)促進(jìn)金屬吸熱熔化，從而實(shí)現(xiàn)更厚材料的熔化，這一過程會明顯提高激光的加工能力。但同時也是由于氧氣的存在，會使材料的切斷面發(fā)生明顯氧化，而且對切斷面周圍材料產(chǎn)生淬火效應(yīng)，提高了這部分材料的硬度，對后續(xù)加工造成一定影響。

02、氮?dú)庾鳛檩o助氣體時

　　會在熔化金屬液體周圍形成保護(hù)氛圍，防止材料被氧化，從而保證切斷面品質(zhì)。但同時由于氮?dú)鉀]有氧化能力無法增強(qiáng)熱量傳遞，就不會像氧氣那樣幫助提高切割能力。另外由于氮?dú)庾鳛檩o助氣體時，氮?dú)庀牧亢艽螅斐汕懈畛杀颈仁褂闷渌麣怏w時有所升高。

03、空氣的構(gòu)成氣體中

　　氮?dú)饧s占78%，氧氣約占21%，在使用空氣作為輔助氣體切割時，由于氧氣的存在使得切割斷面必然要發(fā)生氧化反應(yīng)，但同時由于大量氮?dú)獾拇嬖冢鯕鈳淼难趸磻?yīng)又不足以增強(qiáng)熱量傳遞，切割能力不會提高，因此可以將空氣切割效果理解為介乎于氮?dú)馇懈詈脱鯕馇懈钪g，而好處是空氣切割的成本非常低，所有成本就是空壓機(jī)為提供空氣而造成的電力消耗，以及空氣管路中濾芯的消耗。

不同輔助氣體對切割成本的影響

　　以1.5mm厚304不銹鋼為例，分析空氣和氮?dú)夥謩e作為輔助氣體時的切割成本分析可知，使用空氣作為輔助氣體切割時，每小時切割成本比使用氮?dú)鈺r可降低23.7%，這樣的切割成本降幅對于企業(yè)整體工廠加工成本的降低可以起到非常重要的作用。另外，本文分析空壓機(jī)的耗電時考慮的是，目前很多企業(yè)正在使用的是無變速螺桿空壓機(jī)，如果使用永磁變頻螺桿空壓機(jī)，單空壓機(jī)省電量就可以達(dá)到50%，使用空氣的切割成本可以比使用氮?dú)饨档?6.2%。