高能激光：激光切割的工艺要素（下）

激光切割的工艺要素（下）：辅助气体的选择与运用

激光切割机，特别是光纤激光切割机，在现代制造业中扮演着至关重要的角色。其高效的切割能力和广泛的应用领域使其成为众多行业的首选加工设备。在激光切割过程中，辅助气体的使用是不可或缺的一环，它直接关系到切割质量、速度和成本。

一、辅助气体的作用

光纤激光切割机在切割过程中使用辅助气体，主要基于以下四个方面的作用：

• 化学反应加速：辅助气体与金属材料产生化学反应，增加切割速度。
• 熔渣清除：帮助设备从切割区吹掉熔渣，保持切缝清洁。
• 冷却保护：冷却切缝邻近区域，减小热影响区的范围，保护材料不受热损伤。
• 镜片保护：防止燃烧产物沾污光学镜片，保护聚焦透镜的清洁度和使用寿命。

二、辅助气体的类型及特性

光纤激光切割机常用的辅助气体主要包括氧气、氮气、氩气和空气，每种气体都有其独特的特性和适用场景：

• 氧气：

  特性：助燃作用强，能显著提高切割速度和可切厚度，但会产生氧化膜，影响切口端面颜色。

  适用场景：适用于厚板切割、高速切割和极薄板切割，特别是在碳钢板及较厚的碳钢板结构切割中常用。

• 氮气：

  特性：防止氧化膜出现，实现无氧化切割，切口端面发白，可直接进行熔接、涂抹，耐腐蚀性强。

  适用场景：适用于不锈钢、电镀钢板、黄铜、铝及铝合金等板材切割，特别适用于对切割端面要求较高且裸露在外不需处理的产品。

• 氩气：

  特性：惰性气体，用于防止氧化和氮化，价格较高，切口端面发白。

  适用场景：主要适用于钛、钛合金等材料的切割，因其惰性特性而具有优异的保护效果。

• 空气：

  特性：价格非常便宜，但切割效率不及氧气，切割能力与氮气相近，切口端面发黄。

  适用场景：适用于板材相对较薄、对切割表面要求不高的情况，如钣金机箱、机柜、厨具等行业。但需注意，当切割产品的质量要求较高时，铝、铝合金、不锈钢等不适合使用空气，因为空气会氧化母材。

三、气压大小的影响

在激光切割过程中，气压的大小对切割效果具有重要影响。辅助气体的压力需与切割材料、厚度和切割速度相匹配，以确保最佳的切割质量。

• 压力不足：会导致工件切割面产生熔渍，粗糙度增大，且切割速度无法提升，影响切割效果。
• 气压偏大：会造成切割断面粗糙度增大，切割缝变宽，甚至导致切断部分熔化，无法形成良好的切割质量。

因此，在实际操作中，需根据所切板材的厚度和材质，调整辅助气体的气压，以达到最佳的切割效果。

四、气体选择的实际应用

在实际切割过程中，选择何种辅助气体需综合考虑切割成本、产品质量要求以及后续加工工艺。例如，在切割不锈钢材料时，若对产品的质量或表面质量不做很高要求，且切割产品后期还需经过喷漆或其他工艺加工工序，可选择使用空气作为切割气体，以降低成本。而当切割的产品即为最终制品，且没有后续工艺时，则需采用氮气等保护气体，以确保切割质量和产品性能。

综上所述，辅助气体的选择与运用在激光切割工艺中占据重要地位。通过合理选择和使用辅助气体，可以显著提高切割效率、降低成本、提升产品质量，从而满足不同行业和领域的加工需求。

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