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激光切割的空氣切割原理
在日常認(rèn)知中,大多數(shù)人都知道空氣中有氧氣、二氧化碳和濕氣。學(xué)過一點(diǎn)基礎(chǔ)知識(shí)的人都知道,除了以上三種氣體,還有氮?dú)?、臭氧、二氧化氮等,還有氦氣、氖氣、氬氣、氪氣、氙氣、氡氣等稀有氣體。這些氣體的作用是什么?除了形成我們賴以生存的空氣,還有其他功能嗎?
當(dāng)然有?,F(xiàn)在空氣中的各種氣體分離出來后,可以大量利用。二氧化碳可以用作滅火器,氧氣可以用于醫(yī)療,氮?dú)馐嵌栊詺怏w。通常,我們看到飛行的大多數(shù)氣球都充滿了氮?dú)?。氮?dú)獠粌H能讓氣球飛起來,還能切割金屬!當(dāng)然可以切割金屬,因?yàn)樗迷诩す馇懈顧C(jī)上,除了氮?dú)?,其他稀有氣體也用在激光切割機(jī)上。
激光切割機(jī)的切割可分為四類:激光汽化切割、激光熔化切割、激光氧氣切割和激光劃線及斷裂控制。激光熔化切割是通過激光加熱熔化金屬材料,然后吹非氧化性氣體(N2、氬氣、氦氣等。)通過一個(gè)與光束同軸的噴嘴,并依靠氣體的強(qiáng)大壓力除去液態(tài)金屬,形成狹縫。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屬,如不銹鋼、鈦、鋁及其合金等,切割質(zhì)量高。
當(dāng)然,除了用高壓氮?dú)庾鳛榧庸ぽo助氣體,也可以用高壓空氣作為輔助氣體,兩者還是有區(qū)別的。
其實(shí)空氣的切割原理和氮?dú)獠畈欢?。它依靠激光的能量來熔化金屬,并使用高壓吹走熔體。在此期間,一些金屬物質(zhì)會(huì)被氧化或燃燒,在切面上形成金屬氧化物。例如,生成灰色固體A1203(氧化鋁)、黑色固體Fe304(黑色氧化鐵)和CuO(氧化銅)。
空氣本身存在于大氣層中。由空氣壓縮機(jī)壓縮到儲(chǔ)氣罐中,再經(jīng)過過濾、冷卻、干燥,除去空氣中的水和油,就可以使用了。因?yàn)榭諝庵泻?1%左右的氧氣,可以在一定程度上彌補(bǔ)氧氣和氮?dú)獾牟蛔恪?br/> 理論上,空氣可以切割所有可以被激光能量熔化的金屬材料。
在優(yōu)勢(shì)上,不比不知道。為了讓大家更容易更好的了解氣割的優(yōu)勢(shì),今天以一臺(tái)6KW的激光切割機(jī)為例,對(duì)空氣、氮?dú)?、氧氣切割不銹鋼、碳鋼、鋁合金板材的效果進(jìn)行測試,比較“氣割”與其他氣體切割的情況。
1.氮?dú)夂涂諝馇懈畈讳P鋼的比較
效果分析:氣割與氮?dú)馇懈钕啾?,斷面較暗,但沒有掛渣。經(jīng)過打磨后,斷面也能達(dá)到更亮的效果。在速度上,氣割不銹鋼略快于氮?dú)?,但?yōu)勢(shì)不明顯。
2、氧氣和空氣切割碳鋼的對(duì)比
效果分析:對(duì)比氧氣切割可以看出,8mm碳鋼有輕微掛渣,10 mm掛渣更嚴(yán)重,所以不建議用氣割切割10mm以上的碳鋼板材。
3.氮?dú)夂涂諝馇懈钿X合金的比較
效果分析:氣割與氮?dú)馇懈钕啾?,斷面精?xì),掛渣少。從速度上看,氣割鋁板略快于氮?dú)?,單?xiàng)優(yōu)勢(shì)不明顯。
通過比較氮?dú)夂脱鯕鈿飧顚?duì)不同材質(zhì)和厚度板材的上述效果和效率,我們可以得出結(jié)論:在需求相對(duì)充足的情況下,可以選擇成本優(yōu)勢(shì)更大的氣割。相對(duì)來說,聯(lián)合使用空氣作為切割輔助氣體也是一種大大降低生產(chǎn)成本的方法。
但需要注意的是,使用氣割時(shí),要保證空氣經(jīng)過冷干燥機(jī)過濾,空壓機(jī)和冷干燥機(jī)需要定期維護(hù)。如果進(jìn)入切割頭的空氣中含有水和油,會(huì)在短時(shí)間內(nèi)污染氣體管道,使防護(hù)鏡片上起霧,從而影響切割質(zhì)量。此外,如果不及時(shí)更換保護(hù)鏡,在大功率光束的照射下,切割頭內(nèi)部溫度可能會(huì)升高,可能會(huì)造成內(nèi)部透鏡組的損壞。