激光切割技術(shù)需要輔助氣體的了解:
        需要使用輔助氣體進(jìn)行激光切割是因為，聚焦光束在焦點附近所產(chǎn)生了熔融金屬，使用氣體壓力可以從切割區(qū)域把熔融的金屬吹走。這種方法在加工低鋁鋼時效果最好，當(dāng)加熱溫度高于燃點時，該加工過程從材料的熱反應(yīng)過程中吸收額外能量。這樣，使用輔助氣體時，激光功率將更低，稱為激光熔融切割。使用氧氣作為輔助氣體來切割碳素鋼可用來加工厚度達(dá)40 mm的材料。

        碳素鋼的二維切割主要使用的是CO2激光器，因為它能夠得到最佳的成本效益，對1 mm厚的金屬其切割速度為10 m/min，6 mm厚的為 3 m/min，15 mm厚的為1 m/min。

        在厚碳鋼板加工中，氧氣的主要作用是輔助鋼板的鍛燒過程。此外，它也有助于清除熔融的材料。通常來說，輔助氣體的壓強(qiáng)和體積都很小。例如，通常6-8 PSI 的氧氣可以加工1 5/8英寸厚的鋼板。氧氣的氣壓太大的話容易帶來燃燒過程的不可控性。一旦燃燒過程開始，只需要很少的氧氣就能維持該過程。然而，熔化的材料必須通過輔助氣體的流動來清理。如果使用標(biāo)準(zhǔn)的噴嘴，輔助氣體管道內(nèi)的沖擊波會導(dǎo)致切口邊緣有條紋和溝槽。而使用環(huán)形流噴嘴可以避免這個問題。

高壓惰性氣體輔助切割過程

        當(dāng)切割高合金鋼和合金鋁時，通常使用惰性氣體(氮氣，氬氣)作為輔助切割的氣體，這樣，切割過程就僅取決于激光光束的能量。所以，激光功率會比使用氧氣作為輔助氣體時更大。高壓切割過程并不會對切口產(chǎn)生氧化的效果，這對于切割后將進(jìn)行焊接的情況來說很重要。目前在工業(yè)領(lǐng)域，激光熔融切割被用于厚度達(dá)25 mm的材料加工。對于1 mm厚的材料來說，典型的切割速度是，達(dá)8 m/min，對3 mm厚的材料來說，速度為4.5 m/min，對于8 mm厚的材料來說，速度為1.5 m/min。

        在這些應(yīng)用中，高壓氮作為輔助氣體被用來隔絕切口與外界氧氣的接觸，并且從切口處把熔融的材料快速的吹干凈。切割不銹鋼時，輔助氣體壓強(qiáng)范圍從300到400 PSI。更薄的不銹鋼可以使用低壓強(qiáng)氣體，范圍為100-200 PSI。

輔助氣體成本

        有很多方法可以提供氧氣和氮氣。實際上氧氣和氮氣的單位成本是很類似的。使用氮氣來作為輔助氣體時花費更大，因為切割過程消耗了更多的氣體，但是，它可以得到“干凈的切口”，而不用二次加工來進(jìn)行修整。通過選擇不同的供氣方式，氣體成本可以得到降低；高壓氣缸的單位成本比其他各種不同的供氣系統(tǒng)要來的貴。而且氣缸供氣還需要租金，使用的氣體存儲體積越大，租金越高。

        一些應(yīng)用中，空氣(氧-氮混合氣體)也可以用來作為輔助氣體。壓縮空氣是現(xiàn)有的CO2激光切割設(shè)備運轉(zhuǎn)過程的一部分。在傳輸光束的過程中，空氣起到凈化光束的作用，它防止外部污染物進(jìn)入密閉的光路中。用于凈化光束的空氣還可以保證光學(xué)元件的清潔度，從而延長光學(xué)元件的壽命。空氣還與氣閥，氣缸，傳動裝置相連，可以發(fā)揮氣動開關(guān)，光束衰減和裝夾的作用。某些材料可以被切割得更快。在這些實例中，空氣必須是干凈，干燥且經(jīng)過濾的。對于空氣輔助切割來說，可切割材料有厚度上的限制。通常是3 mm或者更薄，而且，空氣輔助切割會稍微在切口表面留下氧化痕跡。雖然比氧氣或氮氣要便宜，但是空氣的供給還是需要用電力來實現(xiàn)所需的氣體壓強(qiáng)和體積。

        不論選擇何種氣體，這方面的成本通常是小于總成本的10%。空氣是最便宜的，但是使用的范圍很有限，氮氣是最貴的，但是可以產(chǎn)生干凈的切口而不需要二次加工。