激光切割的空气切割原理
在日常认知中,大多数人都知道空气中有氧气、二氧化碳和湿气。学过一点基础知识的人都知道,除了以上三种气体,还有氮气、臭氧、二氧化氮等,还有氦气、氖气、氩气、氪气、氙气、氡气等稀有气体。这些气体的作用是什么?除了形成我们赖以生存的空气,还有其他功能吗?
当然有。现在空气中的各种气体分离出来后,可以大量利用。二氧化碳可以用作灭火器,氧气可以用于医疗,氮气是惰性气体。通常,我们看到飞行的大多数气球都充满了氮气。氮气不仅能让气球飞起来,还能切割金属!当然可以切割金属,因为它用在激光切割机上,除了氮气,其他稀有气体也用在激光切割机上。
激光切割机的切割可分为四类:激光汽化切割、激光熔化切割、激光氧气切割和激光划线及断裂控制。激光熔化切割是通过激光加热熔化金属材料,然后吹非氧化性气体(N2、氩气、氦气等。)通过一个与光束同轴的喷嘴,并依靠气体的强大压力除去液态金属,形成狭缝。激光熔化切割主要用于切割一些不易被氧化的材料或活性金属,如不锈钢、钛、铝及其合金等,切割质量高。
当然,除了用高压氮气作为加工辅助气体,也可以用高压空气作为辅助气体,两者还是有区别的。
其实空气的切割原理和氮气差不多。它依靠激光的能量来熔化金属,并使用高压吹走熔体。在此期间,一些金属物质会被氧化或燃烧,在切面上形成金属氧化物。例如,生成灰色固体A1203(氧化铝)、黑色固体Fe304(黑色氧化铁)和CuO(氧化铜)。
空气本身存在于大气层中。由空气压缩机压缩到储气罐中,再经过过滤、冷却、干燥,除去空气中的水和油,就可以使用了。因为空气中含有21%左右的氧气,可以在一定程度上弥补氧气和氮气的不足。
理论上,空气可以切割所有可以被激光能量熔化的金属材料。
在优势上,不比不知道。为了让大家更容易更好的了解气割的优势,今天以一台6KW的激光切割机为例,对空气、氮气、氧气切割不锈钢、碳钢、铝合金板材的效果进行测试,比较“气割”与其他气体切割的情况。
1.氮气和空气切割不锈钢的比较
效果分析:气割与氮气切割相比,断面较暗,但没有挂渣。经过打磨后,断面也能达到更亮的效果。在速度上,气割不锈钢略快于氮气,但优势不明显。
2、氧气和空气切割碳钢的对比
效果分析:对比氧气切割可以看出,8mm碳钢有轻微挂渣,10 mm挂渣更严重,所以不建议用气割切割10mm以上的碳钢板材。
3.氮气和空气切割铝合金的比较
效果分析:气割与氮气切割相比,断面精细,挂渣少。从速度上看,气割铝板略快于氮气,单项优势不明显。
通过比较氮气和氧气气割对不同材质和厚度板材的上述效果和效率,我们可以得出结论:在需求相对充足的情况下,可以选择成本优势更大的气割。相对来说,联合使用空气作为切割辅助气体也是一种大大降低生产成本的方法。
但需要注意的是,使用气割时,要保证空气经过冷干燥机过滤,空压机和冷干燥机需要定期维护。如果进入切割头的空气中含有水和油,会在短时间内污染气体管道,使防护镜片上起雾,从而影响切割质量。此外,如果不及时更换保护镜,在大功率光束的照射下,切割头内部温度可能会升高,可能会造成内部透镜组的损坏。