高压惰性气体辅助切割过程
当切割高合金钢和合金铝时,通常使用惰性气体(氮气,氩气)作为辅助切割的气体,这样,切割过程就仅取决于激光光束的能量。所以,激光功率会比使用氧气作为辅助气体时更大。高压切割过程并不会对切口产生氧化的效果,这对于切割后将进行焊接的情况来说很重要。目前在工业领域,激光熔融切割被用于厚度达25 mm的材料加工。对于1 mm厚的材料来说,典型的切割速度是,达8 m/min,对3 mm厚的材料来说,速度为4.5 m/min,对于8 mm厚的材料来说,速度为1.5 m/min。
在这些应用中,高压氮作为辅助气体被用来隔绝切口与外界氧气的接触,并且从切口处把熔融的材料快速的吹干净。切割不锈钢时,辅助气体压强范围从300到400 PSI。更薄的不锈钢可以使用低压强气体,范围为100-200 PSI。
辅助气体成本
有很多方法可以提供氧气和氮气。实际上氧气和氮气的单位成本是很类似的。使用氮气来作为辅助气体时花费更大,因为切割过程消耗了更多的气体,但是,它可以得到“干净的切口”,而不用二次加工来进行修整。通过选择不同的供气方式,气体成本可以得到降低;高压气缸的单位成本比其他各种不同的供气系统要来的贵。而且气缸供气还需要租金,使用的气体存储体积越大,租金越高。
一些应用中,空气(氧-氮混合气体)也可以用来作为辅助气体。压缩空气是现有的CO2激光切割设备运转过程的一部分。在传输光束的过程中,空气起到净化光束的作用,它防止外部污染物进入密闭的光路中。用于净化光束的空气还可以保证光学元件的清洁度,从而延长光学元件的寿命。空气还与气阀,气缸,传动装置相连,可以发挥气动开关,光束衰减和装夹的作用。某些材料可以被切割得更快。在这些实例中,空气必须是干净,干燥且经过滤的。对于空气辅助切割来说,可切割材料有厚度上的限制。通常是3 mm或者更薄,而且,空气辅助切割会稍微在切口表面留下氧化痕迹。虽然比氧气或氮气要便宜,但是空气的供给还是需要用电力来实现所需的气体压强和体积。
不论选择何种气体,这方面的成本通常是小于总成本的10%。空气是最便宜的,但是使用的范围很有限,氮气是最贵的,但是可以产生干净的切口而不需要二次加工。
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