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空气在激光切管中的作用

点击量:1004时间:2020/1/4 9:01:06

大家都知道激光切管使用的辅助气体不一样,切割出来的效果就是不同的,今天激光切管来讲下普通空气对激光切管的作用

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??????? 自从1960年第一束激光被人类通过发振的方式产生之后,从医疗领域开始激光不断被应用于各个领域。

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,激光切割设备的已经非常普及,激光切管也是飞速发展,企业之间产品价格竞争愈发激烈,这就造成了激光切管设备在企业中盈利能力下降,在当前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改进、效率提高、增加研发投入等更具附加值的生产环节的大背景下,如何降低激光切管设备的使用成本就显得十分迫切。本文将着眼于激光切管过程中使用空气作为辅助气体来降低切割成本的探讨。


不同辅助气体对切割质量的影响


首先,大家来了解一下激光切管的过程:发振器产生的激光通过透镜后,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,保证激光光斑稳定在材料厚度方向上的某一位置,此时由于透镜的汇聚作用,光斑处聚集了功率密度非常大的激光能量,功率密度通常能达到106~109W/cm2,材料吸取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材料完成切断加工。
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在整个激光切管过程中,辅助气体的主要作用是形成驱动力,将熔化金属液体从材料本身去除,这个过程中不同种类的气体对于管材和断面的影响是不同的:


01 氧气作为辅助气体时


在吹离熔化金属液体的同时,还会发生氧化反应促进金属吸热熔化,从而实现更厚材料的熔化,这一过程会明显提高激光切管的加工能力。但同时也是由于氧气的存在,会使材料的切断面发生明显氧化,而且对切断面周围材料产生淬火效应,提高了这部分材料的硬度,对后续加工造成一定影响。


02 氮气作为辅助气体时


会在熔化金属液体周围形成保护氛围,防止材料被氧化,从而保证切断面品质。但同时由于氮气没有氧化能力无法增强热量传递,就不会像氧气那样帮助提高切割能力。另外由于氮气作为辅助气体时,氮气消耗量很大,造成切割切管成本比使用其他气体时有所升高。


03 空气的构成气体中


氮气约占78%,氧气约占21%,在使用空气作为辅助气体切割时,由于氧气的存在使得切管断面必然要发生氧化反应,但同时由于大量氮气的存在,氧气带来的氧化反应又不足以增强热量传递,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,而好处是空气切管的成本非常低,所有成本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。

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