空气作为辅助气体在激光切割中的应用
宣布时间 : 2024-05-22 浏览次数 : 170 次
自从1960年第一束激光被人类通过发振的方法爆发之后，从医疗领域开始激光不绝被应用于各个领域。
二十世纪七十年代起，激光技术逐步进入了工业切割领域，直到今天激光切割设备在企业中已经被普遍使用，不过也是由于激光切割设备的普及，企业之间产品价格竞争愈发猛烈，这就造成了激光切割设备在企业中盈利能力下降，在目今整个加工制造业需要转型升级，企业需要将资金重点投放在工艺革新、效率提高、增加研发投入等更具附加值的生产环节的大配景下，如何降低激光切割设备的使用本钱就显得十分迫切。厦门激光切割加工主营以激光切割为主，本文将着眼于激光切割历程中使用空气作为辅助气体来降低切割本钱的探讨。
首先，我们来了解一下激光切割的历程：发振器爆发的激光通过透镜后，被汇聚于一点形成极小的光斑，通过精确控制透镜与板材的距离，包管激光光斑稳定在质料厚度偏向上的某一位置，此时由于透镜的汇聚作用，光斑处聚集了功率密度很是大的激光能量，功率密度通常能抵达106～109W/cm2，质料吸收光斑能量后瞬间熔化，通过使用辅助气体将熔化的液体吹离质料完成切断加工。
在整个切割历程中，辅助气体的主要作用是形成驱动力，将熔化金属液体从质料自己去除，这个历程中差别种类的气体关于质料和断面的影响是差别的：
在吹离熔化金属液体的同时，还会爆发氧化反应增进金属吸热熔化，从而实现更厚质料的熔化，这一历程会明显提高激光的加工能力。但同时也是由于氧气的保存，会使质料的切断面爆发明显氧化，并且对切断面周围质料爆发淬火效应，提高了这部分质料的硬度，对后续加工造成一定影响。
会在熔化金属液体周围形成� ；て�，避免质料被氧化，从而包管切断面品质。但同时由于氮气没有氧化能力无法增强热量通报，就不会像氧气那样资助提高切割能力。另外由于氮气作为辅助气体时，氮气消耗量很大，造成切割本钱比使用其他气体时有所升高。
氮气约占78%，氧气约占21%，在使用空气作为辅助气体切割时，由于氧气的保存使得切切断面一定要爆发氧化反应，但同时由于大宗氮气的保存，氧气带来的氧化反应又缺乏以增强热量通报，切割能力不会提高，因此可以将空气切割效果理解为介乎于氮气切割和氧气切割之间，而利益是空气切割的本钱很是低，所有本钱就是空压机为提供空气而造成的电力消耗，以及空气管路中滤芯的消耗。
图1所示为1.5mm厚304不锈钢在使用氮气和空气作为辅助气体时的切切断面效果，从图1中可以看出：使用氮气作为辅助气体时，断面泛起银亮光泽，而使用空气作为辅助气体时，断面泛起淡黄色。
下面，以1.5mm厚304不锈钢为例，剖析空气和氮气划分作为辅助气体时的切割本钱，如表1所示。比照中使用的机型为AMADA公司最新一代光纤激光切割机，所搭载的是自主研发的光纤激光发振器。
通过以上整天职析可知，使用空气作为辅助气体切割时，每小时切割本钱比使用氮气时可降低23.7%，这样的切割本钱降幅关于企颐魅整体工厂加工本钱的降低可以起到很是重要的作用。另外，本文剖析空压机的耗电时考虑的是，目前许多企颐魅正在使用的是无变速螺杆空压机，如果使用永磁变频螺杆空压机，单空压机省电量就可以抵达50%，使用空气的切割本钱可以比使用氮气降低36.2%。
使用空气作为辅助气体切割时，板厚凌驾1.5mm后，切切断面会爆发一定毛刺，不过所爆发的毛刺并不尖锐，划纸测试时不会将纸划破。关于差别功率、差别类型的发振器，空气作为辅助气体可以切割的最大厚度各有差别。
02不锈钢板/SUS304板使用空气作为辅助气体切割时，切切断面会爆发黄色的氧化层。
使用空气作为辅助气体切割时，切割毛刺相关于氮气会有所减小。
二氧化碳激光切割机和光纤激光切割机使用空气作为辅助气体时的切割加工规模如表2所示。
使用空气作为辅助气体切割时，零件断面会爆发较小的毛刺，但毛刺并不尖锐，可以应用在对毛刺要求不高的零件上。
由于空气作为辅助气体，质料在加工后切割面会被氧化，从而导致切切断面在进行焊接时氧化物会在焊道内爆发夹渣和气孔等缺陷，影响焊缝质量，进而导致焊接部位强度下降。因此，对使用空气作为辅助气体完成零件切割后再对其进行焊接时，需要对焊接部位断面的氧化层进行打磨，从而改善焊接质量。另外，切割后断面会爆发氧化，爆发黄色的氧化层，如果该零件是外观件则有影响。氧化层同样也会对焊接爆发影响，要先打磨氧化层才可以进行焊接操作。
使用空气作为辅助气体可以减小切割毛刺，如果使用氮气，切割毛刺反而要大些。
使用空气作为辅助气体切割时，空气压力需要0.9MPa，考虑到制造厂生产的空压机压力品级，应该选择额定事情压力能抵达1.26MPa、流量抵达2.3m3/min的螺杆式空压机。关于压缩空气的质量也要特别注意，要包管空气的干燥度抵达99%，含水率低于1/100。因此，压缩空气管路中的过滤元件一定要使用质量可靠的品牌产品，并特别注意实时更换滤芯 ；同时在选择干燥机时，由于目前市面上有再生吸附式干燥器和冷冻式干燥器两种类型，这两种干燥机各有特点，但如果考虑长时间、少维护和供气稳定性等方面要求时，建议选择再生吸附式干燥机。最后，在选择压缩空气管路直径和减压器时，一定要满足压缩机输出气体的流量和压力，这样才华包管在使用压缩空气时压力的稳定。另外，目前永磁变频螺杆空压机在市场上已有销售，这种空压机相比目前的无变速螺杆空压机省电量可达50%，可以进一步降低切割本钱。
在目前愈加猛烈的行业竞争情况下，通过提高产品工艺难度、提升产品工业设计水平等方法提高产品附加值，是获得竞争优势的手段之一，在现有工艺状态下节省加工本钱也是取得竞争优势的有效要领，使用空气作为辅助气体进行质料切割，可以降低切割本钱，为企业带来更多的利润，从而为企业转型升级提供更多资助。
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