对比激光切割的几种辅助气体

时间：2023-02-13

对比激光切割的几种辅助气体

在激光切割的简单示意图如下图所示，过程中需要使用辅助气体吹走割缝内的熔渣，冷却加工物体表面减少受热区域，冷却并保护激光头的透镜。辅助气体一般有氧气、氮气、压缩空气等，它们直接影响切割的性能，切割速度、切割厚度等。需要根据切割材料的差异，采用不同的辅助气体。

1.氧气作为辅助用气

氧气常用于切割较厚的碳钢材料。因其与铁元素的化学反应热会促进金属吸热熔化，可以大幅度提高切割效率。但氧气会使得被切割材料在切口端面产生明显的氧化膜，而且会对切割面周围材料产生淬火效应，提高这部份材料的硬度，对后续加工造成一定的影响。氧气切割的材料切口端面发黑或者暗黄色。一般碳钢板采用氧气切割，低压打孔，低压切割。氧气一般由空分工厂提供的液氧汽化而来，因此气源品质洁净，*特殊处理。

2.氮气作为辅助用气

氮气作为辅助气体切割时，会在熔化的金属周围形成保护氛围，防止材料被氧化，避免氧化膜的形成，实现材料的无氧化切割。但切割能力不如氧气，而且氮气切割的氮气消耗量较大，切割成本较高。无氧化切割面具有可直接熔接、涂抹、耐腐蚀性强等特点，切口端面发白。一般采用氮气切割不锈钢、镀锌板、铝及铝合金、黄铜等材料，用低压穿孔，用高压切割。氮气切割时，气体流量的改变对切割的影响很大，在保证切割气体压力的情况下，一定要保证气体流量的充足。氮气一般也是空分工厂提供的液氮汽化而来，因此气源品质洁净，*特殊处理。

3.压缩空气作为辅助气体

压缩空气相对于氧气和氮气更容易获得，且价格非常便宜。空气中含有20%左右的氧气以及78%左右的氮气，切割效率远不及氧气切割，但切割能力与氮气接近，空气切割效率略**氮气切割。由于有氧气的存在，切口端面发黄。在对材料切口表面色泽没有严格要求时，用压缩空气替代氮气切割是较经济实用的选择，一般多用于切割钣金件、铝板、非金属及镀锌板材料，在一定程度上它可以减少氧化膜且节省使用成本，是目前应用越来越多的切割气源之一。

压缩空气可以用空气压缩机直接获得，但本身空气并不洁净，压缩后空气中含有大量的水、油、颗粒物等污染物，若压缩空气不纯将导致高压喷射到激光切割头的保护镜面上，会污染保护镜片(如图)，严重影响激光束的传输，使焦点分散，造成产品切不透，容易带毛刺(如图)，以及切割面粗糙(如图)等后果，甚至产生废品。如果是大功率激光切割机，只要保护镜面或喷嘴表面粘上较细微的油膜或水雾，也有可能造成高能激光发射烧坏激光头。

因此需要持续稳定的洁净压缩空气，**切割效果，同时保护激光切割机不受到损坏。目前该行业气体应用可满足要求的指标(按照ISO 8573-1-2010分级)为压力露点不低于5级(3~7℃)(一般情况下应考虑常年气温较高时的工况，另外北方气温在零下的地区，如管路有室外或较长时，需考虑气温对压缩空气的影响)，颗粒物含量不低于2级，总油含量不低于2级(<0.1mg/Nm³，含油蒸气部分)。

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