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激光切割焊接加工的辅助气体如何选择

  激光加工切割焊接的辅助气体如何选择?首先我们要清楚辅助气体的作用,到底是什么:

  1. 使用辅助气体可以吹走同轴的割缝内的熔渣。

  2. 冷却加工物体表面,减少热影响区。

  3. 冷却保护镜片,防止污染镜片和导致保护镜片过热。

  4. 一些切割气体也能起到保护母材的作用。


激光加工气体

  气体压力与种类的选择对切割工艺影响较大,选择辅助气体的种类将对切割的性能,包括切割速度、切割质量等多方面产生影响。

气体 优势 劣势
氧气 1.可形成氧化膜,提高高反材料的激光吸收能力. 助燃气体,易烧易返渣.
2.切割某些可氧化材料,可提高切割断面质量(如可使碳钢断面乌黑发亮)
氮气 1.抑燃气体,不易烧不易返渣. 价格贵,纯度要求高,切割过程用量大.
2.切割后会有耐腐蚀等特点.
3.最大气压相对较大,可一定程度上提高切割速度.
空气 1.成本低. 也能助燃,易烧易返渣程度小于氧气
(在产品切割要求比较高的时候不建议使用).
2.切面会形成微氧化膜.


  辅助气体种类及特点:激光切割经常用到的辅助气体有氮气、氧气和空气。辅助气体适合切割的材料:由于辅助气体各自都有相应的特性,所以所适合切割的材料也不尽相同。

气体 适合切割的材料。
氧气 碳钢,高张力板,工具板,不锈钢,电镀钢板,铜,铜合金等。
氮气 不锈钢,电镀钢板,黄铜,紫铜,铝,铝合金等。
空气 碳钢,铝,不锈铜,黄铜,电镀钢板,非金属等。

  辅助气体气压标准:各类辅助气体可使用的气压大小是不一样的,辅助气体在切割过程中,是可以防返渣,从而起到保护激光头内部镜片的作用。

  也就是说,在加工功率、材料及板材厚度等条件相同的情况下,气压越大,在单位速度中可吹除的烟尘越多。

  因此,使用的气压值越高,激光切割的速度也可越快。这就是为何我们在切薄板飞行切割时,通常采用氮气的重要因素。

气体 氧气 空气 氮气
最大气压值 < 1 Mpa 1.8 Mpa 2 Mpa
  
  根据上述推论,可得薄板切割速度的一般规律:氧气<空气<氮气

  提示:进行厚板材的激光切割,不适用以上的一般规律。需要根据各自板材特性,选择针对性的切割气体类型。

  氧气:主要用于激光切割碳钢。利用氧气反应热大幅面提高切割效率的同时,产生的氧化膜会提高反射材料的光束光谱吸收因数。切口端面发黑或者暗黄色。

  主要适用压延钢材,溶接构造用压延钢材,机械构造用碳钢,高张力版,工具板,不锈钢,电镀钢板,铜,铜合金等。

  其纯度要求一般在99.95%或更高。主要作用是助燃和吹掉切割的熔融物。压力和流量各不相同,这跟喷嘴型号的大小,切割材料板厚密不可分。一般要求压力在0.3-1Mpa,流量根据切割材料厚度有所不同,比如切割22mm碳钢,流量要达到10m³/h(包括双层喷嘴的保护氧气)。


激光加工氮气

  氮气:一些金属在切割的时候采用氧气会在切割面上形成氧化膜,采用氮气就可以进行防止氧化膜出现的无氧化切割。于是,就有了可以直接进行熔接、涂抹,耐腐蚀性强等特点,切口端面发白。

  主要适用的板材有不锈钢,电镀钢板,黄铜,铝,铝合金等。作用就是用来杜绝氧化反应和吹掉熔融物。

  对氮气的纯度有很高的要求(特别是8mm以上的不锈钢,要求一般要达到99.999%的纯度),压力要求也比较大,一般要1.5Mpa左右,如果要切割12mm以上,或更厚至25mm的不锈钢,要求压力要到2Mpa或更高,流量根据喷嘴的型号有变化,但都很大,比如切割12mm不锈钢有的需要150m³/h,而切割3mm的只需要50m³/h以下的流量。

  空气:空气可由空气压缩机直接提供,所以与其他气体相比价格非常便宜。虽然空气中大约含有20%的氧气,但是切割效率远不及氧气,切割能力与氮气相近。切割面会出现微量氧化膜,但可作为防止涂膜层脱落的一项措施。切口端面发黄。

  主要适用的材料有铝,不锈铜,黄铜,电镀钢板,非金属等等。

  但是,当切割产品的质量要求较高时,铝、铝合金、不锈钢等不适合空气,因为空气会氧化母材。

  在上述内容中,很多气体都可以通用使用,重点要考虑切割成本以及对产品的要求。

  比如切割不锈钢材料,当对产品的质量或者表面质量不做很高的要求,如切割产品后期还需要经过喷漆以及其他的工艺加工工序,就可使用空气作为切割气体,可以降低很多成本。当切割的的产品就是最后制品,没有后续工艺,就需要采用保护气体,如工艺制品等。因此,在切割材料过程中一定要根据产品的特点来选择辅助气体。


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